حفاظت از آرماتور فولادی در بتن

حفاظت از آرماتور فولادی در بتن

یکی از وظایف اصلی بتن در سازه های باربر حفاظت از فولاد تعبیه شده در بتن است تا بتواند مقاومت کششی مصالح سیمانی را افزایش دهد. فولاد چنانچه در معرض هوا و آب قرار گیرد دچار زنگ زدگی می شود (یک واکنش الکتروشیمیایی)، فرآورده های این واکنش دارای چگالی پایین تری از فولادهای اصلی هستند. نیروهای نبساطی ایجاد شده منجر به تنش هایی می شود که به صورت داخلی اعمال می شود، بنابراین بتن در کشش شکست می خورد، که موجب می شود تکه های بزرگی در سطح دچار شکستگی شوند. از این دیدگاه، نسبت های آب به سیمان در پایین ترین حد ممکن حفظ می گردد تا از ورود آب جلوگیری شود، و یک پوشش حداقلی از بتن روی آرماتورها اغلب مشخص می شود.
به منظور مطالعه اثراتی که افزودنی های کاهنده آب بر نقش بتن در حفظ آرماتور فولادی دارند، نیاز است که جنبه های زیر را در نظر بگیریم.

افزودنی بتن کربوکسیلاتی

نفوذپذیری بتن

در قسمت های قبل این بخش دیدیم حتی زمانیکه میزان سیمان کاهش می یابد، کاهش در نسبت آب به سیمان با استفاده از افزودین ها در کاهش نفوذپذیری بتن سودمند می باشد، درحالی که کارایی و خصوصیات مقاومتی مخلوط های متناظر حاوی افزودنی های کاهنده آب حفظ شده و هیچ تاثیر نامطلوبی بر نفوذپذیری به وجود نمی آید.

حمله شیمیایی بر آرماتور

اعمال یک افزودنی در رابطه با حمله به آرماتور می تواند در واکنش شیمیایی مستقیم با فولاد یا به طور جایگزین در خرابی لایه غیرفعال، توسط بتنی که به طور معمولی از خوردگی در حد فاصل سیمان یا فولاد جلوگیری می کند در نظر گرفته شود. از این وجه، هر ماده افزودنی کاهنده آب تسریع کننده ی گیرش حاوی کلسیم کلرید می تواند تا جایی که استعداد آرماتور فولادی را برای خوردگی افزایش می دهد، زیان بار تلقی شود.
این اثر زیان بار به طور خاص در مواردی که کلسیم کلرید در بتن به میزان بیش از 1/5 درصد .زن سیمان است، مشاهده می شود. در عمل کاربرد چنین مواردی از طریق بندهای آیین نامه ای مرتبط، جایی که فلز مدفون در بتن حضور دارد کنترل شده است.
برخی داده های در دسترس مربوط به مصالح لیگنوسولفوناتی، و شکل 1-44 به ترتیب منحنی های پتانسیل- زمان را برای فولاد مدفون در خمیر سیمان حاوی قلیاب سیاه سولفیتی (یک لیگنوسولفونات غیرخالص) را در حالات مختلف نشان می دهد. شکل 1-46 منحنی های پتانسیل- زمان بر ای فولاد مدفون در خمیر سیمان حاوی 2 درصد کلسیم کلرید و غلظت های مختلف قلیاب سیاه نمایش می دهد. واضح است که افزودنی حاوی لیگنوسولفونات نه تنها بی حرکت ماندن فولاد مدفون را بهبود می بخشد، بلکه می تواند با اثر کلسیم کلرید روی آن مقابله کند.

شکل 1-44 منحنی پتانسیل- زمان برای فولاد مدفون در خمیر سیمان حاوی قلیاب سیاه. منحنی 1 تا 0% قلیاب سیاه؛ منحنی 2 تا 2/0%؛ منحنی % 6/0- 3 یا منحنی 4-1%

پیوند آرماتوری

پیوند میان بتن و آرماتور یک جنبه مهم مهندسی موادمرکب است و هر لغزشی می تواند ایجاد جریان ورودی از هوا و رطوبت را آسان تر کرده که منجر به خوردگی می شود. اطلاعات از تاثیری که لیگنوسولفونات کلسیم بر روی پیوند بتن و فولاد دارد، و در یک بررسی خاص تاثیر قبل و بعد از اعمال جریان مستقیم متصل شده اندی به دست آمده است. این نتایج در جدول 1-23 نشان داده شده است که در آن حضور لیگنوسولفونات کلسیم، مقاومت پیونمد را در قیاس با کنترل روی دامنه ولتاژ اعمالی افزایش می دهد.
داده های مشابه دیگری برای افزودنی های کاهنده آب لیگنوسولفوناتی حاصل شده است که در آن سیمان و کارایی با کاهشی در نسبت آب به سیمان ثابت نگه داشته شده است. پیوند آرماتوری توسط روش 234ASTM C اندازه گیری شده که نتایج آن در جدول 1-29 نشان داده شده است.

شکل 1-45 منحنی پتانسیل- زمان برای فولاد مدفون در خمیر سیمان حاوی CaCl2 دو درصد و غلظت های گوناگون قلیاب سیاه. منحنی %0-1 قلیاب سیاه؛ منحنی %2/0-2؛ منحنی %6/1-3؛ منحنی %2-4 منحنی %3-S

به استثناء آن دسته از مواد افزودنی کاهنده آب تسریع کننده که دارای کلسیم کلرید هستند، داده های ارائه شده در این بخش نشان می دهد که مواد شیمیایی لیگنوسولفوناتی مربوط به افزودنی های کاهنده آب به طور قطع هیچگونه تسریعی در فرآیند خوردگی آرماتورها به وجود نمی آورد. در مواقععی که از مواد شیمیایی لیگنوسولفوناتی برای کاهش نسبت آب به سیمان استفاده شود، یک پوشش محافظ با دوام تر و نفوذپذیرتر را برای آرماتور تشکیل خواهد شد. از منظر طبیعت شیمیایی دیگر مواد (همچون اسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیکی و پلیمرهای هیدروکسی شده) محتمل است که از این وجه اثر زیان باری نداشته باشند.