امروزه با پیشرفت صنعت حمل و نقل، نیاز کشورها و ملت‌ها به مسیرها و راه ها بیش از پیش است. در سراسر دنیا پل‌های پیشرفته‌ای در حال ساخت است و یا ساخته شده است. معمولاً طول بهره‌برداری پل‌ها حدود 120 سال است. با این حال در صورتی که برنامه مدون برای جلوگیری از خوردگی در پل در کار نباشد، قطعا هیچ پلی نمی‌تواند 120 سال دوام آورد. بنابراین اجرای پوشش حفاظتی پل ها امری لازم و ضروری است. علاوه بر این، کم کردن تعداد چرخه‌های اجرای پوشش حفاظتی می‌تواند به میزان زیادی در هزینه‌ها صرفه جویی ایجاد نماید.
شناخت انواع خوردگی در پل‌ها
به طور کلی پل‌ها از سه نوع مصالح چوبی، فولادی و بتنی ساخته می‌شوند. در گذشته بیشتر پل ها از چوب ساخته می شدند. در آن زمان استفاده از قسمت مرکزی تنه درختان که نسبت به سایرقسمت های تنه از دوام طبیعی بیشتری برخوردار بود جهت محافظت در برابر پوسیدگی و زوال هرچه کمتر پل رواج داشت. فولاد در مجاورت هوا، خاک و آب دچار زنگ زدگی و خوردگی میشود. این خوردگی بسته به نوع محیط می‌تواند زودتر یا دیرتر اتفاق افتد. اما نکته مهم این است که قطعا زمانی اتفاق می‌افتد. به عنوان مثال فولاد در مجاورت آب دریا (آب شور) زودتر از فولادی در مجاورت آب شیرین خورده میشود. همچنین فولاد در مجاورت هوای گرم، سریعتر از فولاد در مجاورت هوای سرد خورده میشود. اما عملکرد خوردگی در فولاد مدفون در بتن متفاوت است. بتن به علت وجود سیمان محیط قلیایی در مجاورت یون کلراید به شدت آسیب می‌بیند و می‌تواند موجب پایین آوردن بهره‌وری و عملکرد سازه‌ای آن شود.
عوامل خوردگی در پل‌ها
مهم‌ترین عواملی که می‌تواند باعث ایجاد خوردگی در پل‌ها شوند، به شرح زیر هستند:
- دما: همانطور که ذکر شد فولاد در دمای بالاتر، سریعتر دچار خوردگی میشود. بنابراین باید، از محصولاتی استفاده نمود که در مقابل دما، از بتن و فولاد محافظت نمایند. تمام محصولاتی پوشش محافظتی که توسط شرکت مقاوم سازی افزیر به فروش می‌رسند این قابلیت را دارند. برای دیدن این محصولات اینجا کلیک نمایید.
- چرخه‌های ذوب و یخ‌زدگی: هر بار که آب یخ می‌زند، حدود 10 درصد به حجم آن اضافه میشود. بنابراین سوارخ‌ها و فضای خالی در بتن و اجزای فولادی در هر بار یخ زندگی آب، ناچارند 10 درصد فضای خود رابزرگتر نمایند. درصورتی که یک پل در طول عمر خود تعداد دفعات زیادی در مجاورت چرخه‌های ذوب و یخ باشد، یکی از اصلی‌ترین عواملی که می‌تواند باعث ایجاد خوردگی شود، همین مسئله است. بنابراین باید از محصولاتی استفاده شود که توانایی جلوگیری از نفوذ آب به داخل بتن و درزهای اجرایی فولاد را داشته باشند. توصیه متخصصین شرکت مقاوم سازی افزیر، استفاده از محصولات آب بندی و محصولات پوشش محافظتی است.
- رطوبت: رطوبت نسبی بالا در هوا می‌تواند خوردگی را سرعت بخشد. در علم خوردگی رطوبت نسبی به پارامتری تحت عنوان زمان خیس شدگی (TOW) مرتبط می‌گردد. این زمان، مدتی است که بر روی سطح در شرایط محیطی مورد نظر، یک فیلم نازک آب تشکیل گردد. برای جلوگیری از خرابی‌های ناشی از این عامل، توصیه متخصصین شرکت افزیر، استفاده از محصولات پایه اپوکسی و محصولات پایه پلی اورتان است.
- آلاینده‌های موجود در هوا: علاوه بر رطوبت موجود در هوا، عوامل دیگری در داخل هوا نیز می‌تواند موجب خوردگی شود. این عوامل در محیط‌های آلوده شهری در شهرهایی مانند تهران و مشهد و اصفهان و علی‌الخصوص در مناطق مرکزی شهرها بسیار زیاد است. از جمله این عوامل، سولفورها، اکسید نیتروژن، نیتروژن دی اکسید و کربن دی اکسید است. همچنین یون کلراید موجود در هوا. پیشنهاد متخصصین شرکت مقاوم سازی افزیر استفاده از محصولات پوشش حفاظتی برای جلوگیری از ایجاد این مشکل است.
- آشغال‌ها: در صورتی که در هنگام طراحی و ساخت به جزییات اجرایی توجه ویژه نشود، در نقاط بحرانی آشغال و گرد و غبار می‌تواند جمع شود. این جمع شدگی می‌تواند آب یا مواد آلاینده موجود در هوا را گیر انداخته و باعث به وجود آمدن خوردگی شود. برای جلوگیری از این عامل استفاده از محصولات پوشش محافظت خوردگی و یا اجرای با دقت جزییات می‌تواند راهکار مناسبی باشد. در شکل زیر نمونه‌ای از جزییات بد اجرایی که می تواند باعث جمع شدن آشغال شود، مشاهده می‌گردد.
- محیط‌های دریایی: در شکل زیر نمونه‌ای از خوردگی در محیط دریایی نشان داده شده است. در محیط‌های دریایی یون کلراید بسیار زیاد است و همین مسئله میزان خوردگی را بسیار افزایش می‌دهد. در شکل آخر نمودار عمق سازه دریایی و میزان خوردگی نشان داده شده است.
- محیط‌های خاکی: خاک نیز مانند محیط‌های دریایی می‌تواند حامل یون کلراید باشد. علاوه بر این یون سولفات موجود در خاک نیز می‌تواند باعث ایجاد خوردگی در خاک شود. برای جلوگیری از چنین مشکلی می‌توان از ژئوسینتتیک‌ها استفاده نمود.
کنترل خوردگی در پل های بتنی چگونه است ؟
بتن مخلوطی از سیمان پرتلند، آهک، سنگدانه و آب است همچنین می‌تواند حاوی پرکننده‌هایی، شامل خواص ساختاری خاص و یا رزین‌ها که به منظور بهبود ویژگی‌های خاصی از بتن مانند مقاومت در برابر عوامل شیمیایی، خوردگی و … بکار می روند، ساخته شود و درنتیجه توانایی سیستم پوشش برای پیوند با بتن را اضافه یا کاهش دهد. همانطور که می دانید بتن متخلخل است و این تخلخل فرصتی برای رطوبت ایجاد می نماید تا به راحتی در آن نفوذ کند. علاوه بر مشکل نفوذ رطوبت، نفوذ کلرید نیز می تواند به میلگردها و مش های فولادی که معمولاً برای تقویت سازه استفاده می شوند آسیب برساند. از آنجایی که فولاد دچار خوردگی شده، تمایل به اشغال حجم بیشتری نسبت به فولاد اصلی دارند، انبساط حاصله باعث ترک خوردگی یا پوسته شدن بتن می گردد. همچنین تخلخل بتن اجازه می دهد تقریبا هر آلاینده ای که با آن در تماس است جذب شود.
مواردی که پل های بتنی را بحرانی یا آسیب پذیر می کنند و سازه ها و پل های بتنی باید در برابر آن ها محافظت شوند :
1 – محافظت در برابر نفوذ
2 – کنترل رطوبت
3 – مرمت و نگهداری بتن
4- تقویت سازه ای
5 – افزایش مقاومت بدنه بتن
6 – مقاومت در برابر مواد شیمیایی
7 – حفظ یا ترمیم انفعال بتن
8 – افزایش مقاومت
9 – کنترل کاتدی
10- حفاظت کاتدی
11 – کنترل نواحی آندی
روش های متعددی جهت محافظت از پل های بتنی در برابر خوردگی ارائه شده است که در اینجا مواردی بطور مختصر بررسی خواهیم کرد :
1- اشباع آب گریز (Hydrophobic Impregnation) روش جلوگیری از خوردگی پل های بتنی
درمان های هیدروفوبیک یکی از موثرترین اقدامات را در برابر مواد مضر محلول در آب از ورود به سطح بتن ارائه می دهد. اشباع آبگریز به عنوان عملیاتی بر روی بتن جهت ارائه سطحی آب گریز تعریف میشود که منافذ و شبکه های مویی و ریز بتن را می پوشاند و از جذب آب به زیرلایه جلوگیری می‌کند، در برابر اشعه ماوراء بنفش و همچنین اختلاف دما های زیاد، کاملاً مقاوم است.
ماده اشباع آبگریز یک نانولایه به شدت آبگریز ایجاد می کند، با این حال، اجازه می دهد تا بخار و سایر گازها از محیط محافظت شده حذف شوند. در واقع بستر “قابل تنفس” باقی می ماند.
به طور خلاصه، اشباع آبگریز از موارد زیر جلوگیری می کند:
• آسیب های ناشی از یخ زدگی،
• خوردگی
• شکوفه های معدنی روی سطح بتن،
• اثرات مضر باران های اسیدی،
• گسترش میکروبی
2- ترمیم خوردگی پل با الیاف FRP
یکی از روش های ترمیم بتن در سازه های شهری و صنعتی استفاده از الیاف FRP است. به دلیل اینکه فولادهای به کار رفته در پل های بتنی در معرض خوردگی قرار دارند، احتمال کاهش مقاومت بتن و زوال سازه به دلیل کاهش چسبندگی بین فولاد و بتن همواره وجود دارد. استفاده از سیستم مقاوم سازی با FRP می تواند جایگزین مورد قبولی برای اجزای فلزی پل ها محسوب شود. علاوه بر استفاده از این مصالح برای ترمیم خوردگی پل علی رغم افزایش مقاومت آنها و پیشگیری از خوردگی، سبب افزایش وزن در سازه نخواهد شد. مصالح FRP پایداری پل ها را در طول زمان تضمین کرده و از احتمال زوال سازه در اثر خوردگی و زنگ زدگی را کاهش می دهد. مقاوم سازی پل ها با FRP یکی از بهترین روش های افزایش ظرفیت باربری سازه و طول عمر مفید سازه های شهری می شود.
3- سیستم های آب بند بتن
محصولات آب بندی بتن گزینه دیگری است که برای عایق رطوبتی پل ها مطرح می باشد. غشاهای ضد آب از نفوذ رطوبت و کلرید به عرشه پل جلوگیری کرده تا پل دچار خوردگی و آسیب نشود. در نتیجه طول عمر پل ها افزایش یابد و نیاز به تعمیر و نگهداری را کاهش دهد. این روش ها بطور کامل روش های آب بندی خازن و استخر ها در سایت توضیخ داده شده اند.
پیشنهاد برای مطالعه
شکل های رایج خوردگی در پل های فولادی
خوردگی عامل اصلی خرابی زیرساخت های فولادی است. عملکرد پل های فولادی برای مقاومت در برابر خوردگی با محیط های اطراف آن بسیار مرتبط است و میزان خوردگی در حضور یون های کلرید یا سایر مواد شیمیایی خورنده افزایش می یابد. در ادامه حالت‌های رایج خوردگی مشاهده شده در پل‌های فولادی و محیط‌های کلان و میکرو را که منجر به این حالت‌های تخریب می‌شوند، بطور خلاصه بیان خواهیم کرد.
اشکال خوردگی در زیرساخت های فولادی هشت شکل خوردگی متداول است که متناسب با شرایط و محیطی که در آن قرار می گیرند، ایجاد می شوند :
1- خوردگی یکنواخت
2- خوردگی گالوانیکی
3- خوردگی شکافی
4- خوردگی حفره ای
5- خوردگی بین دانه ای
6- خوردگی انتخابی یا آلیاژ زدایی
7- خوردگی فرسایشی و
8- خوردگی تنشی.
راهکار های جلوگیری از خوردگی پل های فولادی چیست ؟
سه نوع مکانیسم حفاظتی در سیستم های پوششی پل های فولادی استفاده می شود که عبارتند از: فدا شونده (sacrificial)، غیرفعال سازی (passivating) و مانع (barrier).
سیستم‌های فدا شونده با استفاده از ماده‌ای که نسبت به فولاد واکنش‌پذیرتر به اکسیژن است، با حفاظت کاتدی وارد عمل میشود. هنگامی که هر دو در تماس الکتریکی اند و در معرض اکسیژن و رطوبت هستند، ماده آندی بیشتر اکسید می شود و از فولاد محافظت می کند. متداول‌ترین ماده ای که برای پوشش فولاد استفاده میشود، فلز روی است که به صورت اسپری فلز روی حرارتی، گالوانیزه یا به عنوان رنگ آستر«غنی از روی» روی سطح رسوب می‌کند. در اسپری‌های فلزی حرارتی، روی ممکن است با سایر فلزات آندی (مانند آلومینیوم و منیزیم) و آلیاژهای آنها ترکیب شده یا جایگزین شود تا دوام بیشتری داشته باشد.
پیشنهاد برای مطالعه
سیستم های غیرفعال کننده از مواد شیمیایی مانند فسفات روی و روی کرومات و سرب قرمز به عنوان رنگدانه های غیرفعال کننده در پوشش پرایمر استفاده می شوند. این مواد با هر رطوبتی که به سیستم پوشش نفوذ می کند ترکیب می شود به طوری که وقتی به فولاد می رسد، مهار شده و تشکیل آندها را کند می کند.
پوشش های مانع نیز با آب بندی سطوح فولادی از هوا و آب و هم جداسازی الکتریکی سطوح آندی و کاتدی انحام وظیفه دارد، پس از واکنش های الکتروشیمیایی جلوگیری می کند.
هزینه اجرای پوشش حفاظتی پل
برای اطلاع از قیمت هزینه اجرای پوشش حفاظتی برای پل‌ها با متخصصین شرکت مقاوم‌سازی افزیر در تماس باشید.
پرسش و پاسخ:
با تشکر از حسن توجه و دقت شما.