خوردگی بتن و راهکارهای مناسب برای ترمیم آن

فاکتورهای زیادی وجود دارد که می تواند روی خوردگی بتن تاثیر بگذارد و همچنین روش ترمیم خوردگی میلگرد و راه‌های مقابله با آن نیز متفاوت است که همگی آنها را در این مقاله بررسی می کنیم.

علت خوردگی آرماتور در سازه های بتنی چیست؟

شرکت های ساختمانی از دیرباز تا کنون به منظور تقویت بتن، از میلگردهای فولادی در درون سازه‌های بتنی استفاده می کنند. دلیل آن بالا بردن استحکام و توانایی تحمل تنش کششی سازه است.
عملکرد بتن آرمه (RCC) به سازندگان اجازه می دهد تا مصالح سنتی ساختمان مانند آجر و ملات، الوار و یا سنگ را کنار گذاشته و سازه های بزرگ تر، مستحکم تر و سخت تری را ایجاد کنند.ب
در گذشته اعتقاد بر این بود که میلگرد فولادی درون سازه، توسط بتن اطراف آن محافظت می شود. تصور بر این بود که با استفاده از بتن با کیفیت بالا، می توان فولاد درون بتن را از محیط قلیایی ایجاد شده محافظت کرد و در نتیجه پدیده خورده شدگی در بتن و فولاد کنترل می‌شود. با این حال، این ساختمان های بتن آرمه به دلیل خوردگی بتن نتوانسته‌اند آنقدر که قبلا تصور می شد دوام بیاورند. حفاظت بتن از فولاد درون آن، آنطور که انتظار می‌رفت مؤثر نبود، زیرا یون های کلرید و سولفات باعث کاهش سطح قلیایی و افزایش احتمال خوردگی در بتن می شوند.
میلگرد درون بتن نیز منبسط شده و باعث ایجاد ترک و پوسته پوسته شدن بتن می شود. با این کار میلگردها در شرایط خورنده محیط اطراف سازه‌های بتنی قرار می گیرند و به مرور زمان دچار زنگ زدگی و خوردگی می شوند.
به همین منظور با ترک خوردن و ضعیف شدن بتن، ترمیم خوردگی میلگرد در بتن نیز به بخش مهمی از نگهداری آن تبدیل می شود.
شرکت های مقاوم سازی مانند شرکت مقاوم سازی افزیر را می توان متخصص در تعمیر بتن و مقاوم سازی سازه دانست. این شرکت با سال‌ها تجربه در زمینه ترمیم بتن به مقاومت و دوام سازه کمک شایانی می‌کنند.

خوردگی بتن چگونه رخ می دهد؟

ما تمایل داریم بتن همیشه غیرقابل نفوذ باقی بماند تا تخریب نشود، اما مانند سایر مصالح ساختمانی در طول زمان دچار می شود.
پدیده خورده شدگی می تواند به دلایل مختلف اتفاق بیفتد، اما بیشتر به دلیل ترکیب اختلاط بتن و نیز میلگردهای فولادی درون آن و محیط اطراف است که پدیده خورده شدگی در سطح بتن رخ می دهد.
تعمیر و ترمیم بتن، بر علل علمی این پدید تمرکز دارد و هدف آن کاهش پتانسیل مشکلات آینده است.

آهن، فولاد و زنگ زدگی

معمولا میلگرد، برای تقویت بتن استفاده می شود. برای تولید این نوع مصالح، از سنگ آهن استفاده می کنند که بعد از فرایند تولید در کوره ها به فولاد تبدیل می شود و از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است.
هنگامی که رطوبت و اکسیژن با میلگرد در تماس باشد، میلگرد زنگ می زند و اکسید آهن تولید می‌نماید که در این حالت خوردگی رخ داده است.
خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی است و در برهمکنش بین بتن و فلز درون بتن ایجاد می شود و از آنجایی که بتن بیشتر خاصیت قلیایی دارد، احتمال این برهمکنش را افزایش می دهد.

نمک ها یا یون های کلرید

خوردگی بتن می تواند بسیار آهسته اتفاق بیفتد، بنابراین می‌توان ترمیم خوردگی میلگرد در بتن را بر اساس درک مدت زمانی که طول می‌کشد تا خوردگی بر مقاومت و یکپارچگی ساختاری بتن تأثیر بگذارد برنامه‌ریزی کرد.
برخی از عوامل می‌توانند روند زنگ زدگی میلگرد را تسریع کنند. معمولا یون های کلرید عامل بسیار شایع خوردگی بتن هستند. آنها در آب دریا و همچنین نمک های یخ ساز وجود دارند. رطوبت و اکسیژن موجود در کنار یون های کلرید می تواند باعث ایجاد خوردگی با سرعت بیشتری شود.

سایر علل خوردگی بتن

بتن همچنین می تواند در ابتدا در اثر آتش سوزی، شستشوی کلسیم، انبساط سنگدانه ها، خوردگی باکتریایی و سایر آسیب های فیزیکی دچار خوردگی شود.
دقت داشته باشید، هنگامی که بتن آسیب می بیند، احتمال خوردگی بیشتر می شود، زیرا میلگردهای درون سازه بدون پوشش باقی می مانند و یون‌های کلرید، رطوبت و سایر آسیب های شیمیایی به راحتی به میلگرد و هسته مرکزی بتن نزدیک می شوند.

آسیب قابل مشاهده

اگر یک سازه بتنی دارای ترک‌ها و حفره‌های قابل مشاهده باشد و اگر لکه‌های قهوه‌ای مایل به قرمز روی آن وجود داشته باشد، نشانه‌های واضحی از وقوع خوردگی بتن است.
بتن تخریب شده به آرامی یکپارچگی خود را از دست می دهد و به محض مشاهده علائم خوردگی باید برای تعمیر و یا ترمیم بتن با روش مناسب اقدام کنید.

نحوه اندازه گیری خوردگی آرماتور در بتن

خوردگی تا حدودی بر تمام ساختمان‌ها و سازه‌های بتنی در سرتاسر جهان تأثیر می‌گذارد و هزینه سالانه آن میلیاردها دلار برای اقتصادهای ملی برآورد می‌شود.
معمولاً عناصری که بیشتر در معرض دید قرار می گیرند ابتدا دچار خوردگی می شوند. خوردگی فعال ممکن است بین ۵ تا ۱۵ سال طول بکشد تا ترک در بتن ایجاد شود، بنابراین بسیاری از آرماتورهای خورده شده در درون بتن قابل مشاهده نیستند پس صاحبانِ دارایی های با ارزش بالا باید به پیامدهای نادیده گرفتن اثرات خوردگی بتن بر ساختمان ها و سازه های بتنی توجه کنند و برای رفع خطرات احتمالی اقدام کنند.
آزمایش هافسل یا تست هافسل و تست مقاومت برای تخمین احتمال خوردگی فعال در سازه های بتن مسلح استفاده می شود.
این آزمایش مقرون به صرفه است و می تواند در سازه های بتنی که دارای اتصال به شبکه میلگرد هستند استفاده کرد. آزمایش هافسل با اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین یک الکترود مرجع، بر روی سطح بتن و شبکه میلگرد عمل می‌کند.
اندازه‌گیری‌ باید در یک الگوی شبکه‌ای انجام ‌شود و نقاط داده شده نیز باید شبکه‌ بندی شوند تا نقشه‌ای از مقادیر پتانسیل نیمه سلولی در تمام منطقه مورد آزمایش به دست آوریم.

راهکارهای ترمیم بتن آسیب دیده در اثر خوردگی بتن

خوردگی آرماتور در بتن یک مشکل جهانی است که باعث ایجاد طیفی از مسائل اقتصادی، زیبایی شناختی و کاربری می شود. با این حال، اگر اثرات خوردگی بتن در مرحله طراحی در نظر گرفته شود و تصمیمات درست قبل از ساخت و ساز برای آن اتخاذ شود، می توان تا حد زیادی از بروز چنین مشکلاتی در سازه بتنی ساختمان جلوگیری کرد و ماندگاری آن را بالا برد.
برنامه ریزی برای کنترل و کاهش خوردگی میلگرد در بتن مزایای زیادی دارد. اولین مزیت این است که عمر سازه افزایش می یابد. کاهش زمان و هزینه های تعمیر و نگهداری نیز مزیت دیگری است.
علاوه بر این اگر تعمیر و نگهداری از سازه بتنی کاهش یابد، می تواند عمر مفید سازه شما را افزایش دهد و پایداری زیست محیطی آن را بهبود ببخشد.

روش سنتی ترمیم خوردگی میلگرد در بتن به این صورت است:

ابتدا بتن ترک خورده را تا عمق ۲۰ تا ۳۰ میلی متر از روی میلگردها جدا می کنند تا آرماتور زنگ زده کاملاً نمایان شود و بتن آلوده از فولاد دور شود.
سپس تمام مواد خورده برداشته شده و فولاد آسیب دیده، تعمیر یا جایگزین می شود، سپس ملات‌های تعمیری بتن روی سطح اعمال می شود. بتن به کار گرفته شده برای ترمیم خوردگی میلگرد برای بهبود چسبندگی و مقاومت در برابر نفوذ آلاینده ها با پلیمر اصلاح می شوند.
اگرچه ترمیم بخش خوردگی بتن با روش گفته شده اصلاح می شود، اما ممکن است سایر نواحی که دچار خوردگی هستند از چشم پیمانکار و یا مهندس سازه پنهان بمانند و تخریب سریع نواحی اطراف ممکن است منجر به وقوع مجدد خرابی در عرض سه تا پنج سال شود.
یکی از محدودیت های مهم ترمیم خوردگی میلگرد در بتن با این روش این است که برای حل مشکل باید مقادیر زیادی بتن سالم را حذف کنید که این کار باعث ایجاد سر و صدای قابل توجه و اختلال در زندگی ساکنان ساختمان می شود.

حفاظت کاتدی (CP)

حفاظت کاتدی (CP) یک جایگزین مناسب برای ترمیم قدیمی خوردگی بتن است. این روش تکنیکی است که جریان الکتریکی کمی را از طریق بتن به آرماتور فولادی می فرستد تا از زنگ زدگی فولاد جلوگیری کند.
مزیت آن، این است که مقدار حذف بتن به شدت کاهش می یابد و تنها بتن لایه لایه شده نیاز به ترمیم دارد.
پس از استفاده از این روش، خوردگی آرماتور در بتن را می توان برای دراز مدت کنترل کرد. این سیستم که از آن به عنوان تکنیک الکترومکانیکال یاد می شود، می تواند بتن آلوده به کلرید را از بین ببرد.
برای این که سیستم حفاظت کاتدی بادوام و کارآمد باشد، باید در انتخاب سیستم آند دقت زیادی شود زیرا سیستم آند یک طرح حیاتی است. انتخاب و قرارگیری نادرست سیستم آند می تواند منجر به عملکرد ضعیف و کاهش شدید عمر حفاظت کاتدی (CP) شود.
در سال های اخیر، پیشرفت نسبتاً خوبی در سیستم حفاظت کاتدی (CP) رخ داده که می توان از آن برای جلوگیری از خوردگی بتن استفاده کرد. این پیشرفت به سیستم CP هیبریدی معروف است که در مقایسه با سیستم قبلی قوی تر است.
در این سیستم معمولا آندها را روی سوراخ‌های حفر شده در بتن برای یک دوره اولیه حدود ۱۰ روزه استفاده می کنند. جریان بالای CP اولیه، آرماتور فولادی را کاملا غیرفعال می کند و باعث می شود کلریدها از آرماتورهای فولادی خارج شوند و یک محیط قلیایی را در بتن بازیابی کنند.
بعد از دوره اولیه که ۱۰ روز طول می کشد، منبع تغذیه موقت همراه با کابل‌ها حذف می‌شوند و سپس آندها از طریق جعبه‌های اتصال محلی به تقویت‌کننده متصل می‌شوند تا حفاظت گالوانیکی مداوم را فراهم کنند.
جریان گالوانیکی نسبتا کم، وضعیت غیرفعال مداوم در آرماتور را حفظ می کند و از آسیب بیشتر بتن و خوردگی بتن جلوگیری می کند. سیستم های CP هیبریدی معمولاً به گونه ای طراحی می شوند تا بتوانند ۳۰ سال یا بیشتر عمر داشته باشند.

 

خوردگی بتن و روش‌های پیش‌گیری از آن

در مورد خوردگی بتن و فولاد در واقع یکسری شرایط وجود دارد که می تواند به یکپارچگی سازه های بتنی آسیب جدی وارد کند. با این حال، اگر اثرات خوردگی در مرحله طراحی در نظر گرفته شود و تصمیمات درست قبل از ساخت و ساز گرفته شود، می‌‌توان ساختمان ها را برای ماندگاری تا زمان های طولانی محافظت نمود. خوردگی فولاد در بتن در محیط‌های خورنده، به‌ویژه هتل‌ها و استراحتگاه‌های ساحلی، استوایی یا بیابانی که سطوح بالای نمک یا دمای شدید می‌تواند سرعت پوسیدگی را بیشتر کند، تسریع می‌شود. خوردگی فولاد تقویت‌کننده ناشی از نمک در سازه‌های بتنی، یکی از دلایل عمده‌ای است که سازمان‌های ساخت‌وساز و حمل‌ونقل مجبورند هر ساله میلیاردها دلار برای بازسازی زیرساخت‌های بتنی در حال خوردگی هزینه کنند.

زوال ناشی از خوردگی منجر به ترک خوردگی بتن می شود که نفوذ آب و سایر عناصر را آسان می کند و با میلگردهای تقویت کننده تماس برقرار می کند. متأسفانه میله‌های تقویت‌کننده فولادی در برابر عوامل خورنده محافظت نمی‌کنند و بتن در برابر فرسودگی آسیب‌پذیر می‌شود. ترکیبی از عوامل مانند دما، مقاومت بتن، کلریدها، رطوبت و غیره وجود دارد که بر خوردگی میلگردهای تقویت کننده فولادی تأثیر می گذارد. با کنترل این عوامل می توان خوردگی را کنترل کرد.
معمولاً عناصری که بیشتر در معرض دید قرار می گیرند ابتدا خراب می شوند، اما چون خوردگی فعال ممکن است 5 تا 15 سال طول بکشد تا ترک در بتن ایجاد شود، بسیاری از آرماتورهای خورده شده واقعی قابل مشاهده نیستند. مهم است که صاحبان دارایی های با ارزش مانند هتل ها، پیامدهای هزینه نادیده گرفتن اثرات خوردگی بر ساختمان ها و سازه های بتنی را درک کنند. برای آشنایی بیشتر با خوردگی فولاد مدفون در بتن مطالعه مقاله “آشنایی با انواع آسیب‌های رایج بتن” را پیشنهاد می کنیم.
برنامه ریزی برای کنترل و کاهش خوردگی مزایای زیادی دارد. دو مورد اصلی این است که عمر سازه افزایش می یابد و زمان نگهداری و هزینه ها کاهش می یابد. علاوه بر این، کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری، استفاده کلی سازه را افزایش می دهد و می تواند پایداری زیست محیطی آن را بهبود بخشد. بنابراین کلید جلوگیری از خوردگی در بتن، جلوگیری از زنگ زدگی فولاد است.

ترک در بتن

اغلب، اگر خوردگی دیدید، برای تعمیرات ساده خیلی دیر شده است و ممکن است بازسازی لازم باشد. با این حال، گاهی اوقات ممکن است ترک های غیر سازه ای ظاهر شوند که ممکن است در ابتدا هیچ خطر ایمنی ایجاد نکنند. اگرچه بلافاصله خطرناک نیست، اما چند دلیل وجود دارد که ممکن است بخواهید این ترک ها را تعمیر کنید. دلیل اول این است که ساختار را ناامن و غیرجذاب جلوه می دهند. دلیل دوم این است که این ترک‌ها می‌توانند به‌عنوان مسیری به آرماتور عمل کنند و باعث می‌شوند عناصر مخرب به راحتی میلگرد شما را خورده کنند.

بررسی خوردگی بر اساس واکنش های شیمیایی و اصطلاح سرطان بتن

از لحاظ واکنش شیمیایی می توان بیان کرد که خوردگی زمانی رخ می دهد که لایه محافظ در آرماتورهای فولادی بتن از بین برود. فولاد در بتن معمولاً توسط pH بالای خمیر سیمان پرتلند (شرایط قلیایی) اطراف در برابر خوردگی محافظت می شود. خمیر سیمان دارای حداقل pH 12.5  است و فولاد در آن pH خورده نمی شود. اگر pH کاهش یابد (مثلاً به pH 10 یا کمتر)، در صورت وجود رطوبت، اکسیژن و یون های کلرید ممکن است خوردگی رخ دهد. یون های کلرید لایه محافظ روی آرماتور فولادی را از بین می برد و آن را مستعد خوردگی می‌کند. هم‌چنین می‌توان گفت یک ولتاژ تقریباً 0.5 ولت بین محل های خوردگی (آندی) و مکان های غیرفعال (کاتدی) ایجاد می‌‌شود که منجر به یک سلول خوردگی می‌شود که در آن الکترون ها از فولاد از آند به کاتد حرکت می‌کنند. سرعت واکنش تا حد زیادی توسط مقاومت بتن کنترل می‌شود. اسید در محل آندی (خورنده) تشکیل می‌شود که pH را کاهش می‌دهد و باعث خوردگی فولاد می شود. محصول خوردگی (زنگ) حجم بیشتری نسبت به فولاد اشغال می کند و تنش های مخربی بر بتن اطراف وارد می کند. حجم محصولات زنگ زده می تواند تا شش برابر فولاد اصلی افزایش یابد، بنابراین فشار روی مواد اطراف افزایش می یابد که به آرامی ایجاد ترک می کند. در طی سالیان متمادی، در نهایت ترک ها روی سطح ظاهر می شوند و بتن شروع به پوسته پوسته شدن یا ریزش می کند و این یکی از دلایل اصلی زوال بتن است .

از آنجایی که تخریب فولاد و ضعیف شدن بتن از داخل اتفاق می‌افتد و ممکن است سال‌ها دیده نشود، اغلب به عنوان سرطان بتن شناخته می‌شود و ممکن است ۱۵ سال طول بکشد تا هر گونه شکستگی قابل مشاهده باشد.

 

علل خوردگی در بتن

دلایل زیادی وجود دارد که چرا خوردگی در بتن، کربناته شدن، الکترولیز، واکنش‌های قلیایی – سنگدانه‌ها، نفوذ رطوبت بیش از حد، آلودگی شیمیایی و ترکیب واقعی سیمان پرتلند اطراف رخ می‌دهد. در زیر به برخی از این عوامل اشاره می‌شود:

• نشت آب به داخل بتن

اگر بتن نفوذپذیری بالایی داشته باشد، آب اضافی موجود در محیط از لوله های نشتی، طبیعت یا محیط های با رطوبت بالا می‌تواند منجر به نشت آب به داخل بتن شود که به عنوان یک الکترولیت در بتن عمل می‌کند و خوردگی را تسریع می‌کند.

 

 

• کربناته شدن

با گذشت زمان، هیدروکسید آزاد داخل بتن با دی اکسید کربن اتمسفر واکنش داده و کربنات کلسیم را تشکیل می‌دهد که منجر به ترک‌های انقباض می‌شود. این ترک‌های انقباض، بتن را در معرض رطوبت قرار می‌دهند و  قلیایی بودن بتن را تغییر می‌دهد و آن را به سطحی می رساند که امکان خوردگی آرماتورهای فولادی را فراهم می‌کند که استفاده از زینک ریچ اپوکسی این خوردگی را کاهش می دهد.

 

• ناخالصی در اختلاط

زمانی که آبی که برای اختلاط بتن استفاده می شود دارای ناخالصی باشد، می‌تواند نتیجه را تحت تأثیر قرار دهد. طبق استاندارد IS:456، اگر مجموع ترکیبات آلی بیش از 3000 میلی گرم در لیتر، سولفات‌ها بیش از 500 میلی گرم در لیتر و یا کلریدها بیش از 1000 میلی گرم در لیتر باشند، منجر به خوردگی فولاد در بتن می‌شود.

 

• قرار گرفتن در معرض آب دریا

هنگامی که بتن در معرض آب دریا قرار می‌گیرد، اگر نفوذپذیری بتن بالا باشد، تأثیرات آن تعیین کننده است. آب دریا حاوی سطوح بالای کلرید است که باعث تسریع خوردگی در بتن می‌شود.

 

• واکنش قلیایی – سنگدانه

مواد قلیایی مانند اکسید سدیم و اکسید پتاسیم در سیمان وجود دارند که با ترکیبات سیلیسی سنگدانه واکنش داده و باعث ایجاد ترک در بتن می‌شوند. از این رو، کاهش قلیاییت باعث افزایش خوردگی فولاد در حضور رطوبت می‌شود.

• خوردگی بتن توسط نمک های ضدیخ

پخش گسترده نمک در جاده ها، روسازی فرودگاه ها و سایر سازه های بتنی حمل و نقل یکی از دلایل فرسودگی بتن است. این نمک ها رطوبت هوا را جذب می کنند و پس از رسیدن به سطح معینی از رطوبت و درجه حرارت، به شدت خورنده می شوند و موجب خوردگی فولاد می گردد.

 

• چرخه های ذوب و انجماد و خوردگی بتن

سازه های بتن مسلح به طور همزمان در معرض حملات مختلف فیزیکی و شیمیایی قرار می گیرند. زوال ناشی از یخ زدگی نیز یکی از دلایل ترک خوردگی بتن و از دست دادن مقاومت خود است. هنگامی که آب یخ می زند، منبسط می شود و آب منجمد متمرکز در داخل بتن باعث ایجاد فشار در منافذ و مویرگ ها می شود. هنگامی که فشار از مقاومت کششی بتن بیشتر شود، حفره پاره می شود و منبسط می شود. اثر تجمعی سیکل های متوالی انجماد و ذوب در نهایت منجر به انبساط و خرد شدن بتن می شود.

روش های پیشگیری از خوردگی بتن

نقش افزودنی های بازدارنده خوردگی، افزایش خواص بازدارندگی طبیعی سیمان پرتلند یا کاهش سرعت خوردگی فلز تعبیه شده می باشد و برخی از افزودنی ها وجود دارند که هر دو مزیت را دارند.

• تعمیر خوردگی بتن با ملات اصلاح شده پلیمری

اگر پوسته پوسته شدن بتن بر مقاومت بتن تأثیری نداشته باشد، تعمیر وصله به صورت دستی با ملات سیمان معمولی انجام می‌شود. اما گاهی اوقات سیمان و ملات معمولی به بتن قدیمی نمی‌چسبند که از ملات ترمیم پلیمری بتن یا ملات رزین اپوکسی برای تعمیر بتن استفاده کنید. پلیمرهای مبتنی بر سیمان به عنوان یک اتصال دهنده در بتن عمل می کنند. هم‌چنین دوام، مقاومت کششی و میرایی ارتعاش بتن را افزایش می دهند.

اغلب اوقات خورندگی سیمان و بتن به دلیل پوشش ناکافی تیرها، ستون ها، دال ها است. بنابراین در حین انجام تعمیرات دقت کنید که ضخامت روکش مناسب اضافه شود، در غیر این صورت، مطمئناً تعمیر شکست خواهد خورد و تمام هزینه را از دست خواهید داد.

 

• تزریق سیمان/اپوکسی

تزریق فشاری را می توان با گروت سیمانی یا گروت اپوکسی  انجام داد. در روش تزریق فشاری، سیمان یا گروت اپوکسی تحت فشار در ترک‌های نازک و پهن یا قسمت کرمو شدگی تزریق می‌شود. ابتدا بتن سست از روی ترک های نازک و عریض یا قسمت کرمو شدگی خارج می‌شود. سطح آن‌ها با ملات سیمان غنی یا ملات اصلاح شده پلیمری آب بندی می‌شود و نازل ها در فاصله 300 میلی متر بر سانتی گراد ثابت می شوند. در نهایت، دوغاب از طریق نازل ها با پمپ فشار به صورت دستی یا مکانیکی در هد 2 متر تا 4 متر (2 تا 4 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) تزریق می‌شود.

تزریق سیمان به طور گسترده برای تعمیر عناصری استفاده می‌شود که نیازی به آب زیاد یا مقاومت شیمیایی ندارد مانند دال ها، ستون‌های میانی و غیره. تزریق اپوکسی در برابر آب، مواد شیمیایی و  شرایط محیطی قوی تر و بادوام تر از تزریق سیمانی است و از این رو برای ترمیم عناصری که در معرض آب قرار دارند مانند‌ دال سقف، دال توالت/حمام، ستون بیرونی، فونداسیون استفاده می‌شود.

علاوه بر این، گروت اپوکسی سیالیت بالاتری نسبت به گروت سیمانی دارد و از این رو به طور گسترده ای برای ترمیم و تعمیر بتن و  ترمیم ترک های بسیار ریز استفاده می شود. با این تفاوت که بسته به نیاز می توانید از سیمان یا گروت اپوکسی استفاده کنید، یعنی می توانید از دوغاب سیمانی برای صرفه جویی در هزینه تعمیر استفاده کنید یا از گروت اپوکسی برای به دست آوردن سطح براق و غیره استفاده کنید.

• تزریق گرانشی

گروت سیمانی یا اپوکسی برای پر کردن ترک‌های وسیع انجام می‌شود. این روش ارزان تر از تزریق فشاری است. اما تزریق گرانشی محدودیت خاص خود را دارد. فقط می‌‌توان از آن در جایی استفاده کرد که ترک ها یا سایر آسیب‌های وارده به بتن کم باشد و می‌توان آن را با جریان گرانشی پر کرد.

• آب بندی و پوشش کافی بتن

عموماً از پوشش سطحی استفاده می‌شود که کیفیت بتن خوب است، اما احتمال حمله شیمیایی بیشتر به دلیل تأثیرات محیطی است. پوشش سطح، محافظ سطحی آب گریز از بتن را فراهم می‌کند و خوردگی بتن مسلح به تاخیر می افتد.

• شاتکریت

استفاده از شاتکریت قدیمی ترین روش ترمیم بتن است. در این روش مخلوط سیمان و ماسه به نسبت معین و آب با استفاده از هوای فشرده به شدت از نازل پاشیده یا شلیک می‌شود. تجهیزات شامل کمپرسور، نازل اسپری و لوله شلنگ انعطاف پذیر است. اندازه و ظرفیت کار دستگاه به مقدار کار بستگی دارد.

• افزودنی بازدارنده های خوردگی

این بازدارنده ها باید در مخلوط بتن استفاده شوند یا روی سطح سخت شده بتن اعمال شوند. این بازدارنده ها از طریق پوشش بتنی پخش می شوند و به میله های فولادی می رسند تا از آن‌ها در برابر خوردگی محافظت کنند. مهارکننده‌های مبتنی بر نیتریت کلسیم بسیار رایج هستند.

آزمایش های بررسی مقاومت بتن در برابر خوردگی

اولین راه برای محدود کردن خوردگی آرماتورها، جلوگیری از نفوذ آب، اکسیژن، دی اکسید کربن و نمک ها از سطح بتن به آرماتور است. با استفاده از آزمایش ها می‌توان نفوذپذیری، انتشار، جذب یا سایر معیارهای مستقیم مقاومت در برابر نفوذ سیال را ارزیابی کنند که پرکاربردترین آن‌ها ASTM C1202 است و به عنوان تست نفوذپذیری سریع کلرید (RCPT) نامیده می‌شود که بار الکتریکی که بین دو طرف یک نمونه بتنی طی یک دوره شش ساعته حرکت می‌کند‌ را اندازه گیری می‌کند. این بار با یون های کلرید که از طریق سیستم منافذ حرکت می‌کنند، مرتبط است. مقادیر کمتر نشان دهنده مقاومت بالاتر در برابر نفوذ کلرید است. این آزمایش بسیار سریعتر از ASTM C1556 اجرا می‌شود.

ASTM C1556 روش دقیق تری برای محاسبه نفوذپذیری بتن است. نتایج آزمایش C1556 معمولاً تنوع کمتری در نتایج آزمایش ایجاد می‌کند. پس از 28 روز عمل آوری مرطوب، نمونه ها در معرض نفوذ کلرید یک طرفه قرار می‌گیرند. عمق نفوذ کلرید در طول زمان (شروع دوره 35 روزه) با خرد کردن لایه‌های متوالی از نمونه و سپس اندازه‌گیری سطح کلرید هر لایه با استفاده از ASTM C1152، روش تست استاندارد برای کلرید محلول در اسید در ملات و بتن اندازه‌گیری می‌شود. این روش ارتباط مستقیمی با نفوذپذیری بتن دارد و یک روش مفید برای تعیین کیفیت اولیه ملات  بتن در نظر گرفته می‌شود. متأسفانه C1556 بسیار وقت گیر است و حدود سه ماه زمان نیاز دارد.

ASTM C1543 AASHTO T259 ، روش تست استاندارد برای تعیین نفوذ یون کلرید به بتن توسط حوضچه، برای چندین دهه توسط بسیاری از آزمایشگاه ها استفاده شده است. یک دال بتنی به مدت 14 روز مرطوب می‌شود، سپس برای 28 روز عمل آوری می‌شود. سطح رویی به مدت 90 روز با محلول نمکی پوشانده می‌شود. سپس نمونه از سطح رویی گرفته شده و به صورت دیسک‌های ضخیم تقریباً نیم اینچی بریده می‌شوند. هر دیسک خرد شده و محتوای کلرید هر لایه مشخص می شود. متأسفانه انجام این آزمایش تقریباً شش ماه زمان نیاز دارد و راه روشنی برای تفسیر نتایج در روش ارائه نشده است.

در AASHTO TP 64، پیش بینی نفوذ کلرید بتن سیمانی هیدرولیک با روش مهاجرت سریع، یک نمونه بتن با طول 2 اینچ با قطر 4 اینچ با استفاده از روش اشباع خلاء RCPT اشباع می‌شود. این آزمایش چندین بتن را به همان ترتیب ASTM C1202 رتبه بندی می‌کند، اما این مزیت را دارد که تحت تأثیر مواد افزودنی قوی یونی مانند نیتریت کلسیم قرار نمی گیرد. همچنین، نمونه در طول آزمایش افزایش دما را تجربه نمی‌کند. همچنین نشان داده شده است که این آزمون نسبت به RCPT دارای تنوع کمتری است.

یک آزمایش سریعتر برای نفوذپذیری نسبت به RCPT توسط دپارتمان حمل و نقل فلوریدا در سال 2004 ایجاد شد. این آزمایش از روش پروب ونر برای آزمایش مقاومت بتن بر روی نمونه های 4×8 اینچی استفاده می کند. ACI 222R 2001 نیز استفاده از این روش را برای ارزیابی نفوذپذیری بتن درجا توصیه می‌کند. نتایج آزمون مقاومت الکتریکی با سیستم درجه ‌بندی نفوذپذیری RCPT مرتبط است. مقاومت سطح در عرض چند ثانیه اندازه‌گیری می‌شود و به این ترتیب اندازه نمونه بسیار بزرگ‌تر می‌شود. استاندارد فلوریدا هشت آزمایش بر روی سه نمونه انجام می دهد، در حالی که RCPT به دلیل الزامات آماده سازی ذاتاً مخرب می تواند تنها یک آزمایش را برای هر نمونه ارائه دهد.

بررسی خوردگی سازه های بتنی آسیب دیده در منطقه خلیج فارس

خلیج فارس به دلیل شوری آب فوق العاده بالا و آب و هوای مرطوب و گرم منحصر بفرد یکی از خورنده ترین مناطق جهان است و خوردگی آرماتورها و خوردگی بتن در خلیج فارس به یک مشکل بزرگ در منطقه تبدیل شده است.

مصرف جهانی سیمان و بتن بالغ بر 10 میلیارد تن در سال است. ارزش تجاری این مقدار بیش از 600 میلیارد دلار است. مسلماً، چنین سرمایه‌گذاری عظیمی می‌تواند به عملکرد بلندمدت منتقل شود اما برخی از مسائل مانند مقاومت کششی کم، خوردگی بتن، حمله شیمیایی و شکنندگی در مورد سیستم‌های زیرساختی عمرانی نگران کننده است، بنابراین یک چالش کلیدی برای همه قسمت های آسیب‌دیده وجود دارد که نیاز به  تحقیق و توسعه کاربردهای جدید استفاده از مواد سیمانی است که با توجه به تقاضای روزافزون، بادوام، قوی، انعطاف‌پذیر، مستحکم و از نظر اقتصادی امکان‌پذیر هستند.

در زمان های اخیر در بسیاری از نقاط جهان، خوردگی آرماتور به عامل اصلی فرسودگی زودرس و گاهاً خرابی سازه های بتنی تبدیل شده است. یکی از شدیدترین شرایط مواجهه سازه‌های بتنی، محیط دریایی مناطق گرم مانند خلیج فارس است. ساخت سازه‌های بتنی در خلیج فارس در دهه‌های گذشته به دلیل موقعیت خاص و استراتژیک آن افزایش یافته است. امروزه بسیاری از این سازه‌های قدیمی از خوردگی آرماتورهای فولادی رنج می‌برند. کلرید اولیه در سنگدانه ها و منابع آب، افزودنی هایی مانند شتاب دهنده های گیرش، کربناته شدن و ساختار ضعیف از دلایل اصلی این مشکل هستند. خوردگی فولاد ناشی از کلرید یکی از مشکلات عمده زوال سازه های بتنی فولادی در سراسر جهان است. اگر اکسیژن و رطوبت کافی برای حفظ واکنش وجود داشته باشد، وجود یون‌های کلرید در بتن مسلح می‌تواند باعث خوردگی فولاد شود.

دو روش وجود دارد که یون های کلرید را می توان به بتن وارد کرد. اولین منبع داخلی کلرید است که کلرید به صورت ناآگاهانه یا عمداً از طریق مخلوط کردن آب آلوده، سنگدانه‌ها (مثلاً با استفاده از لایروبی دریا و شن بدون شستشو با آب بدون کلرید) یا مواد افزودنی (کلسیم) به مخلوط بتن اضافه شده است. کلرید که اکنون ممنوع است). منبع اصلی دیگر کلرید در بتن، منبع خارجی کلرید است که نفوذ از محیط است. مقدار کلرید موجود در آب دریا، اتمسفر و هر لایه در سطح بتن ساده که توسط کلرید آلوده شده باشد می‌تواند به عنوان منبع خارجی عمل کند.

خوردگی فولاد تقویت کننده یا سایر فلزات تعبیه شده تا حد زیادی علت اصلی پیری زودرس، خرابی و مشکلات دوام بتن است. سرطان بتن می‌تواند در بسیاری از نواحی یک سازه بتنی اتفاق بیفتد، بنابراین بهتر است به طور منظم به علائم نشان دهنده توجه کنید تا قبل از اینکه شدید شود و به یک مشکل جدی تبدیل شود.

برای کمک به جلوگیری از ایجاد پوسته پوسته شدن، ترک ها و سوراخ ها باید در اسرع وقت به اندازه کافی مهر و موم شوند و با استفاده از تکنیکی به نام تزریق ترک که در آن رزین های اپوکسی یا پلی اورتان مناسب تزریق می شود، ترمیم کرد و یک پوشش محافظ، یک درزگیر بتن نفوذی یا یک غشای ضد آب مانعی در برابر رطوبت، نمک ها و حملات شیمیایی ایجاد کرد. برای آشنایی بیشتر با تزریق اپوکسی برای ترمیم ترک ها مطالعه “تزریق رزین و پکر گذاری” را پیشنهاد می کنیم.