مقاله تحلیلی: جلوگیری از خوردگی آرماتورهای فولادی در ساختمان‌ ها

محدوده

• این استاندارد (بازبینی شده) روش‌هایی را برای آماده‌سازی سطح، اقدامات اولیه تعمیر سطوح و عملیات ضد خوردگی سطحی بر اساس دوغاب سیمان به عنوان یک فرآیند درجا برای حفاظت از آرماتورهای تقویتی فولاد نرمه در سازه‌های بتن مسلح و ساختمان‌های آجری تقویت شده معمول، توصیه می‌کند. این روش برای فولادهای غیر پیش‌تنیده (آرماتورهای تقویتی فولاد نرمه /میلگردهای HYSD) استفاده شده در سازه‌ بتنی پیش‌تنیده هم قابل کاربرد است.
• این استاندارد تنها برای حفاظت برابر خوردگی آرماتورهای تقویتی فولادی نرمه / HYSD بعد از اتمام تمام کارهای خم کردن و شکل‌ دادن کاربرد دارد. با این وجود این دلیلی بر عدم استفاده از این روش در کارخانه محسوب نمی‌شود.
• مراحل فرآیند عملیات ضد خوردگی – عملیات ضد خوردگی ضرورتاً باید شامل مراحل و گام‌های متوالی زیر باشد:

الف ) آماده‌سازی سطحی (زنگ‌زدایی) – از آنجا که وجود روغن، گریس، کثیفی و زنگ کارایی هر عملیات ضد خوردگی‌ را تحت تأثیر قرار می‌دهد، اتخاذ روش‌های آماده‌سازی سطحی مناسب ضروری است. آماده‌سازی سطحی می‌تواند با پاشش اسید یا با سند بلاست انجام شود.

ب ) اقدامات اولیه – بلافاصله بعد از آماده‌سازی سطح باید این گام برای اطمینان از حفاظت موقت در طول زمان تأخیر بین زنگ‌زدایی و پوشش نهایی، شروع شود. این عملیات نباید تأثیر شدیدی بر چسبندگی نهایی یا عملکرد خوردگی داشته باشد.

پ ) پوشش دوغاب سیمان– حداقل دو لایه پوششی باید برای اطمینان از پوشش کامل انجام شود.

ت ) عملیات عایق کاری – این عملیات باید پوشش را سخت‌تر و نفوذپذیری آن را کم کند. یک دیاگرام جریان معمول در شکل 1 نشان داده شده است.

• فرآیند آماده‌سازی سطحی

سند بلاست – سند بلاست کردن سطح فولادی طبق استاندارد SAE 21

زنگ‌زدایی با پاشش – اسیدی که می‌پاشیم باید بر پایه‌ هیدروکلریک اسید بوده و مانع کارآمدی برای جلوگیری از حمله به فلز پایه محسوب شود. زنگ زدایی معمول باید دارای خصوصیات زیر باشد:

الف ) بهره‌وری مانع حمله به فلز پایه نباید کمتر از 97 درصد باشد.

ب ) کاهش وزن یک آرماتور تقویتی فولاد نرمه HYSD / پولیش شده، هنگام خواباندن در محلول به مدت 10 دقیقه نباید بیش‌تر از 2 گرم در مترمربع باشد.

پ ) وزن مخصوص هنگام آزمایش با استفاده از بطری وزن مخصوص استاندارد باید نزدیک به ب باشد.

• فرآیند پیش پرداخت سطحی یا اقدامات اولیه – زنگ‌زدایی باید بلافاصله با استفاده از عملیات فسفاته کردن انجام شود. باید با یک روش شستشوی مناسب مطمئن شویم که هیچ اسید اضافه‌ای در سطح در زمان فسفاته کردن باقی نمانده باشد. ترکیب معمول در فسفاته کردن با قابلیت پاک کردن با برس باید دارای مشخصات زیر باشد:

الف ) وزن پوشش هنگام انجام آزمایش در فرآیند A که در زیر آورده شده است باید حدود 4.5 گرم بر مترمربع باشد.

ب ) چگالی فرآورده باید در بازه‌ 1.22 تا 1.4 کیلوگرم در لیتر باشد.

پ ) وجود ماده نابود کننده قارچ باید با حل کردن ژل در آب دیونیزه آزمایش شود؛ محلول به دست آمده باید زرد رنگ باشد.

ت ) وجود ترکیب شیمیایی فسفات ساز در ژله باید با آزمایش آمونیا مولیبدات بررسی شود.

ث ) pH ترکیب در هنگام آزمایش با یک بطری وزن مخصوص استاندارد باید حدود 2.5 باشد.

ج ) کشیدن میخ باید اثر مشخصی بر روی نمونه بگذارد که نشان دهنده‌ وجود پوشش است.

• فرآیند اجرای پوشش دوغاب سیمان

این دوغاب باید مشخصات زیر را داشته باشد:

1. باید به صورت مایع و قابل مخلوط شدن با سیمان پورتلند معمولی باشد.
2. وزن مخصوص آن در آزمایش با بطری وزن مخصوص استاندارد باید 1.04 با خطای 0.02 باشد.
3. pH آن در آزمایش با دستگاه pH متر باید 12.75 و با خطای 0.25 باشد.
4. حد قابل تحمل کلرید در مهار کننده در آزمایش با استفاده از روش پلاریزاسیون آندی باید 300 ppm و با خطای 25 باشد.

سیمان پورتلند معمولی – باید مطابق IS 269 بوده و باید از الک 75 میکرون IS عبور کند.

سیمان و افزودنی مهار کننده باید با نسبت‌های مشخصی مخلوط شوند تا ثبات مناسبی داشته باشد. پوشش باید ترجیحاً با قلم مو اعمال شود. با این وجود تحت شرایط خاص اسپری کردن هم مجاز است.

باید تأخیر زمانی کافی بین دو پوشش متوالی وجود داشته باشد تا از گیرش نهایی پوشش زیرین اطمینان حاصل شود. 

حداقل 6 تا 12 ساعت ممکن است برای این کار لازم باشد.

حداقل دو لایه پوششی، با تأخیر زمانی کافی باید اعمال شود.

• عملیات عایق کاری– این عملیات باید بر روی سطح پوشش داده شده و بلافاصله بعد از گیرش نهایی پوشش رویی انجام شود. این عملیات می‌تواند با قلم مو، اسپری یا فروبردن انجام شود.

یک محلول معمولی عایق کننده باید مشخصات زیر را داشته باشد:

1. وزن مخصوص آن در آزمایش بطری وزن مخصوص استاندارد باید 1.09 و با خطای 0.02 باشد.
2. pH آن در اندازه‌گیری باید 12.5- و با خطای 0.25 باشد.
3. حد قابل تحمل کلرید در محلول در روش پلاریزاسیون اندیک باید 450 ppm و با خطای 25 باشد.

• الزامات فرآورده نهایی

پوشش تمام شده در بازرسی چشمی باید ضخامت یکسانی داشته و هیچ نقصی از جمله، ترک، سوراخ و... نداشته باشد. هیچ منطقه‌ای از سطح نباید بدون پوشش باقی مانده باشد. هیچ محل زنگی نباید با چشم غیرمسلح قابل رؤیت باشد.

ضخامت پوشش – حداقل ضخامت پوشش باید 200 میکرون باشد. بازه‌ ترجیحی 200 تا 400 میکرون است.

مقاومت اتصالی آرماتور پوشش داده شده – مقاومت اتصالی آرماتور پوشش داده شده و بتن نباید کمتر از مقدار مشخص شده در IS:456-2000 در آزمایش طبق IS:2770 بخش 1 باشد.

سختی پوشش در اندازه‌گیری با استفاده از دستگاه سختی قلمی باید در حدود 5H تا 7H باشد.

حد قابل تحمل کلرید در NaOH نرمال 0.04 با استفاده از روش پلاریزاسیون آندیک باید در حدود 4500 تا 5000 ppm باشد.

هر گونه شکستی که به صورت پیدایش گاز هیدروژن در کاتد یا پیدایش محصولات خوردگی در آند باشد، نباید در طول یک ساعت آزمایش (در فرآیند آزمایشی C) دیده شود.

• ملاحظات عمومی – توصیه می‌شود که آرماتورهای تقویتی خیلی زنگ زده و خیلی ضعیف برای اعمال پوشش انتخاب نشوند.

فرآیند آزمایشی A: تعیین وزن پوشش فسفات

برای این آزمایش از نمونه‌ تمیز و عاری از مواد فولاد نرمه با ابعاد 7.5 در 2.5 سانتیمتر یا 7.5 در 5 سانتیمتر باید استفاده کنیم. ابتدا کاهش وزن نمونه‌ فسفاته نشده را باید پیدا کنیم. برای این کار، وزن اولیه‌ (W_1) را با دقت اندازه‌گیری می‌کنیم، سپس نمونه به مدت 1 دقیقه در محلول کلارک یا محلول زنگ زدا نگه داشته می‌شود، سپس نمونه از آن خارج شده و با آب مقطر شسته شده و با استفاده از دمنده‌ هوای داغ خشک می‌شود، سپس بلافاصله نمونه وزن می‌شود (W_3 ) تفاوت بین این دو وزن همان کاهش وزن نمونه را نشان می‌دهد. روی نمونه‌ مشابه دیگری ژل فسفاته اعمال می‌کنیم و آن را 45 دقیقه نگه می‌داریم. سپس نمونه از ژل شسته‌ شده ، با آب تمیز شسته شده و با استفاده از دمنده‌ هوای گرم خشک می‌شود. سپس وزن نمونه‌ فسفاته را با دقت اندازه‌گیری می‌کنیم ( W_3 ). بعد از وزن کردن نمونه در محلول کلارک یا محلول زنگ زدا به مدت 1 دقیقه نگه داشته می‌شود. سپس نمونه را برداشته ، در آب مقطر شسته و با استفاده از دمنده‌ هوای گرم آن را خشک می‌کنیم. نمونه بلافاصله وزن می‌شود ( W_4 ). وزن پوشش برابر است با W_3-W_4-شده حذف خالی فضای. 

فرآیند آزمایشی B: روش پلاریزاسیون آندی

نمونه‌های آزمایشی آرماتورهای تقویتی فولاد نرمه HYSD / با قطر 10 میلی متر و طول 100 میلی متر با ریشه‌ای با قطر 5 میلی‌متر و طول 50 میلی‌متر صیقل داده شده و پاک شده و در گوشه‌ پایین در بدنه‌ با عایق‌های مناسب مانند واکس، عایق می‌شود. سپس نمونه‌ آزمایش 2 در محلول آزمایش خوابانده می‌شود و پتانسیل با استفاده از مالتی‌متر با مقاومت خارجی بالا نسبت به الکترود مبنای مناسب مانند الکتور مس – مس سولفات اندازه گیری می‌شود. بعد از پایدار شدن پتانسیل با استفاده از منظم کننده‌ جریان مناسب (0 تا 100 میلی آمپر)، نمونه‌ آزمایشی به عنوان آند با استفاده از یک چگالی جریان ثابت 290 میکروآمپر با یک کاتد پلاتینیوم / فولاد ضدزنگ /TSIA / آرماتور HYSD صیقل داده شده، پلاریزه می‌شود. پتانسیل نسبت به زمان به مدت 5 دقیقه بعد از اینکه جریان اعمال شد، مرتباً ثبت می‌شود. بیش‌ترین غلظت کلریدی که در آن پتانسیل به مدت 5 دقیقه ثابت بماند، به عنوان حد قابل تحمل در نظر گرفته می‌شود.

فرآیند آزمایشی C: آزمایش مقاومت در برابر ولتاژ اعمالی

دو آرماتور تقویتی فولادی/ HYSD با اندازه‌ قطر بزرگ‌تر از 10 میلی‌متر و طول 800 میلی‌متر را با فرآیند توضیح داده شده و با عملیات ضد خوردگی عمل‌آوری می‌کنیم. انتهای آرماتورها باید با سیم اتصال الکتریکی مسی عایق (14 گیج) برای استفاده به عنوان نقطه‌ تماس الکتریکی لحیم شود. آرماتورهای پوشش داده شده باید در دو انتها با مواد عایق تا طول 25 میلی‌متر از هر انتها عایق بندی شده باشد. محل آزمایش نباید بین گوشه‌ پایین انتهای عایق شده و خط غوطه‌وری که در این مورد نباید کمتر از 25 میلی‌متر باشد، قرار داشته باشد.

آرماتور پوشش داده شده باید به صورت عمودی در یک محفظه‌ پلاستیکی نارسانا با اندازه‌ بیش از 150 در 150 مربعی و ارتفاع 550 میلی‌متر آویزان شود. آرماتور باید به نحوی معلق شده باشد که فاصله‌ 25 میلی‌متر در پایین، 45 میلی‌متر در اطراف و 40 میلی‌متر بین میله‌ها داشته باشد. سپس باید محفظه تا ارتفاع 800 میلی‌متر با محلول آبی 7 درصد NaCl پر شود. پتانسیل 2 ولت باید بین میله‌های پوشش داده شده به مدت 60 دقیقه با استفاده از یک ولت متر مقاومت بالا برای جریان مستقیم که مقاومت داخلی آن کمتر از 10 مگا اهم نباشد و بازه‌ حداقل 5 ولتی داشته باشد، اعمال شود. باطری‌های ذخیره ممکن است برای اعمال این ولتاژ به کار برده شود. در طول 60 دقیقه آزمایش، نباید هیچ شکستی در پوشش رخ دهد که خود را به صورت آزاد شدن گاز هیدروژن در کاتد یا پیدایش خوردگی آهن در آند نشان می‌دهد.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.