خوردگی بیوژنیک میله های فولادی تقویت کننده آجدار

[rkiahoseyni]

مقدمه:

خوردگی میلگرد فولادی آرماتور یکی از بدترین مشکلات دوام سازه های بتن مسلح (RC) است که منجر به خراب شدن پیوند بین بتن و میله های فولادی می شود. خوردگی گسترده باعث ایجاد تنش کششی حلقه ای در بتن اطراف می گردد. در مرحله اولیه خوردگی، استحکام باند به دلیل افزایش زبری میله فولادی افزایش، اما پس از ترک خوردن پوشش بتنی، به دلیل کاهش محصور شدن، استحکام باند کاهش می یابد. 

 

معایب خوردگی میلگرد آجدار:

خوردگی میلگردهای فولادی آرماتور عمدتاً به دلیل موارد زیر باعث آسیب به سازه ها می شود: 
(1) از بین رفتن سطح مقطع میلگرد 
(2) کاهش خواص مکانیکی میلگرد 
(3) ضعیف شدن پیوند بین بتن و میلگرد
زوال پیوند بین میلگرد فولادی و بتن می تواند به طور قابل توجهی بر قابلیت سرویس و مقاومت نهایی عناصر بتنی تأثیر بگذارد.

 

خوردگی بیولوژنیک:

استفاده رایج از اعضای بتن مسلح در سیستم های فاضلاب زیربنایی است. فاضلاب و سایر زباله ها حاوی سطوح قابل توجهی از مواد بیولوژیکی و آلی از جمله باکتری هایی هستند که در جریان زباله فعال باقی می مانند. از نقطه نظر خوردگی، مهم ترین نوع باکتری ها آنهایی هستند که ترکیبات گوگرد را متابولیزه می کنند، زیرا این فعالیت میکروبیولوژیکی می تواند مواد شیمیایی اسیدی خورنده برای بتن، فولاد یا آهن تولید کند. اسیدها با هیدروکسید کلسیم سیمان پرتلند هیدراته و با میلگردهای فولادی تقویت کننده واکنش می دهند. علاوه بر این، محصولات حاصل از احتراق بسیاری از سوخت ها حاوی گازهای گوگردی هستند که با رطوبت ترکیب می شوند و اسید سولفوریک را تشکیل می دهند. همچنین باکتری های خاصی فاضلاب را به اسید سولفوریک تبدیل می کنند. اسید سولفوریک به ویژه بر روی سازه های بتن مسلح تهاجمی است زیرا سولفات کلسیم تشکیل شده از واکنش اسید نیز بتن را از طریق حمله سولفات خراب می کند. خوردگی سیستم های فاضلاب یک مشکل بزرگ در دنیای مدرن است. میلیون‌ها دلار برای تعمیر خطوط لوله فاضلاب تقویت‌کننده که به ویژه تحت تأثیر حمله اسید سولفوریک بیوژنیک قرار گرفته‌اند، هزینه می‌شود، تا از تخریب سریع بتن و میلگردهای فولادی تقویت‌کننده جلوگیری کنند. بتن یک ساختار متخلخل است و اسید به میله فولادی تقویت کننده خط لوله نفوذ می کند، لذا حملات اسیدی سیستم های فاضلاب تقویت شده را تخریب می کند.

 

تحقیقات انجام شده در خصوص خوردگی بیوژنیک فولاد:

بسیاری از محققان تخریب خوردگی بیوژنیک در فولاد ملایم را بررسی کرده اند. دادگاری نژاد و بقایی اثر بازدارندگی یک بازدارنده آلی سنتز شده جدید به نام 1-(3-Nitrobenzylidene) Thiosemicarbazide (A) را بر خوردگی فولاد ملایم در اسید سولفوریک 0.5 مولار در دمای اتاق با استفاده از کاهش وزن، امپدانس الکتروشیمیایی ((EIS و اندازه گیری قطبش تافل بررسی کردند. آنها دریافتند که ترکیب (A) یک بازدارنده بسیار خوب با بازده 98 درصد در غلظت ppm100 افزودنی در محلول اسید است. اوموتوشو و همکاران زوال فولاد نرم را در محلول اسید سولفوریک 2 مولار در حضور عصاره Bambusa glauscescens با استفاده از تکنیک گازسنجی بررسی کرد. نتایج تجربی نشان می‌دهد که با افزایش غلظت عصاره، کاهش چشمگیری در نرخ خوردگی وجود دارد. راثی و همکاران نرخ خوردگی فولاد ملایم، فولاد Tor و فولاد CRS را در بتن مسلح بررسی کردند. آنها گزارش دادند که میزان خوردگی در فولاد Tor بیشتر از فولاد نرم یافت می شود. اجیل و همکاران رفتار خوردگی فولاد کم کربن محافظت نشده و محافظت شده را با استفاده از کربوریزاسیون و آبکاری کروم سخت در غلظت های مختلف محلول های H2SO4 و HCl با استفاده از روش کاهش وزن بررسی کردند. نتایج نشان می‌دهد که نمونه‌های فولادی کم کربن محافظت‌شده با آبکاری کروم سخت نسبت به نمونه‌های فولادی کم کربن بدون محافظت و کربن دار، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی (میزان خوردگی کمتر) دارند. Osarolube و Oforka رفتار خوردگی فولادهای ملایم و با کربن بالا را در محیط های اسیدی مختلف مطالعه کردند و دریافتند که سرعت انحلال فلز با افزایش غلظت محیط خوردگی و زمان قرار گرفتن در معرض محیط خورنده افزایش می یابد. همچنین، نرخ خوردگی فولاد پرکربن در تمام محیط‌های اسیدی به دلیل محتوای کربن بیشتر از فولاد ملایم بود. سینگ و همکاران خواص بازدارندگی خوردگی سفتازیدیم (CZD) برای خوردگی ملایم فولاد در محلول H2SO4 را با استفاده از طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و روش‌های گرانشی بررسی کردند. آنها دریافتند که CZD یک بازدارنده خوب برای خوردگی فولاد خفیف در محیط اسیدی است. بایول و همکاران اثر بازدارندگی اسید گلیکولیک اتوکسیلات 4-نونیل فنیل اتر (GAENE) را بر خوردگی فولاد ملایم در محلول 1.0 مولار H2SO4 در هر دو زمان غوطه وری کوتاه و طولانی بررسی کردند. منحنی های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، مقاومت قطبش خطی (LPR) و تکنیک های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) توسط نویسندگان استفاده شد. آنها گزارش دادند که نرخ خوردگی فولاد ملایم توسط GAENE کاهش یافته است و منحنی های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان می دهد که GAENE به عنوان یک بازدارنده نوع مخلوط با مهار غالب در حالت آندی عمل می کند.
بیشتر مطالعات در مورد خوردگی فولاد ملایم (همچنین به عنوان فولاد کم کربن شناخته می شود) بر روی استفاده از بازدارنده ها بر روی سطح با غلظت های اسیدی مختلف متمرکز بود. با این حال، زاویه خمش میلگردهای آجدار تقویت کننده برای قرار گرفتن در معرض محیط های اسید سولفوریک در نظر گرفته نشد. همچنین مشخص شده است که از زوایای مختلف خمشی میلگردها در طراحی سازه ها با استفاده از انواع میلگرد مانند رکاب، ستون، میلگرد خم و راست استفاده می شود. 

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی