◄ خورندگی بتن در اقلیم جزایر جنوبی کشور؛ چالش ها، راهکارها و الزامات اجرایی
خوردگی بتن در جزایر جنوبی کشور یک تهدید زنجیره ای است که تنها با ترکیب علم، فناوری، و مدیریت دقیق اجرایی می توان آن را مهار کرد. هرگونه کوتاهی در هر یک از این حلقه ها، نه تنها هزینه های مالی پروژه را افزایش می دهد، بلکه اعتبار مهندسی و ایمنی عمومی را به خطر می اندازد.
علی مختارزاده: خورندگی بتن در اقلیم جزایر جنوبی کشور یکی از جدی ترین چالش هایی است که مهندسان عمران در طراحی و اجرای سازه های ساحلی با آن روبه رو هستند. این مناطق با ویژگی های منحصربه فرد اقلیمی مانند رطوبت بالا، دمای شدید، و مجاورت با آب دریا، محیطی ایده آل برای تشدید فرآیندهای تخریب بتن و میلگردها ایجاد می کنند.
در این مناطق، نمک موجود در هوا و آب دریا به شکل یون های کلرید و سولفات، به آرامی اما پیوسته به درون بتن نفوذ می کنند. این نفوذ زمانی خطرناک تر می شود که بتن دارای ترک های ریز یا تخلخل بالا باشد، چرا که این عوامل مسیر مستقیمی برای رسیدن عوامل خورنده به میلگردها فراهم می کنند. مطالعات میدانی در اسکله ها و سازه های بتنی جزایر جنوبی کشور نشان می دهد که غلظت یون کلرید در بتن تنها پس از پنج سال به حدود ۱.۲ درصد وزنی سیمان می رسد، رقمی که چهار برابر حد مجاز تعیین شده توسط استانداردهای بین المللی مانند ASTM C876 است.
این وضعیت نه تنها هزینه های نگهداری را افزایش می دهد، بلکه ایمنی سازه را به طور جدی تهدید می کند. فرآیند خوردگی میلگردها در چنین محیطی یک پدیده الکتروشیمیایی است. در حضور رطوبت و اکسیژن، سطح فولاد میلگردها به عنوان آند عمل کرده و شروع به اکسید شدن می کند. یون های کلرید با شکستن لایه محافظ طبیعی (پاسیو) روی میلگردها، این واکنش را تسریع می کنند. نتیجه این فرآیند، تشکیل ترکیبات اکسید آهن است که حجمی دو تا شش برابر فولاد اصلی دارند.
این افزایش حجم، تنش های داخلی در بتن ایجاد می کند و منجر به ترک خوردگی، پوسته شدن سطح بتن (Spalling)، و در نهایت کاهش ظرفیت باربری سازه می شود. برای مثال، خوردگی تنها یک میلیمتر از قطر یک میلگرد ۱۶ میلیمتری، می تواند ظرفیت کششی آن را تا ۲۵ درصد کاهش دهد. در سازه های حیاتی مانند پل ها یا اسکله ها، این کاهش مقاومت می تواند به فروپاشی بخشی از سازه منجر شود.
برای مقابله با این چالش ها، روش های متعددی در جهان توسعه یافته است که تطبیق آن ها با شرایط خاص جزایر جنوبی کشور ضروری است. یکی از کلیدی ترین راهکارها، استفاده از بتن با نفوذناپذیری بالا است. این نوع بتن با بهینه سازی نسبت آب به سیمان (کمتر از ۰.۴) و افزودن مواد پوزولانی مانند میکروسیلیس یا خاکستر بادی تولید می شود.
میکروسیلیس با پر کردن منافذ ریز بتن، مسیر نفوذ یون های کلرید را مسدود می کند و ضریب نفوذپذیری را تا ۸۰ درصد کاهش می دهد. علاوه بر این، استفاده از روان کننده های پلی کربوکسیلاتی اجازه می دهد بدون افزودن آب اضافی، کارایی بتن حفظ شود و از کاهش مقاومت جلوگیری گردد.
در کنار بهینه سازی بتن، انتخاب میلگردهای مقاوم به خوردگی نیز نقش تعیین کننده ای دارد. میلگردهای فولاد ضدزنگ با گرید ۳۱۶، که حاوی مولیبدن هستند، مقاومت فوق العاده ای در برابر یون های کلرید از خود نشان می دهند. اگرچه هزینه اولیه این میلگردها بالاست، اما در بلندمدت به دلیل کاهش نیاز به تعمیرات، مقرون به صرفه خواهند بود. روش دیگر، استفاده از میلگردهای پوشش دار اپوکسی است که یک لایه محافظ فیزیکی روی فولاد ایجاد می کنند.
با این حال، اجرای این میلگردها نیازمند دقت بالا است، زیرا هرگونه آسیب به پوشش اپوکسی در حین حمل ونقل یا نصب، می تواند نقطه شروع خوردگی باشد. طراحی سازه نیز باید با توجه به شرایط خورنده جزایر جنوبی کشور تعدیل شود. افزایش ضخامت پوشش بتن روی میلگردها به حداقل ۷۵ میلیمتر (برخلاف ۵۰ میلیمتر معمول) زمان لازم برای نفوذ عوامل مخرب را به طور چشمگیری افزایش می دهد. استفاده از اسپیسرهای غیرفلزی با پایه پلاستیکی نیز از تماس مستقیم میلگرد با قالب یا محیط خارجی جلوگیری می کند. در مرحله اجرا، کنترل کیفیت بتن ریزی و تراکم دهی آن اهمیت حیاتی دارد.
بتن با تراکم ناکافی نه تنها مقاومت مکانیکی پایینی دارد، بلکه سریع تر تحت تأثیر نفوذ کلریدها قرار می گیرد. با این حال، حتی بهترین مصالح و طراحی ها بدون نظارت دقیق در مرحله اجرا بی فایده خواهند بود. متأسفانه در بسیاری از پروژه های عمرانی جزایر جنوبی کشور، شاهد کاهش ضخامت پوشش بتن به دلیل استفاده از اسپیسرهای نامناسب یا قالب بندی نادرست هستیم. بر اساس مطالعات علمی، رابطه بین زمان شروع خوردگی (t) و مجذور پوشش بتن (c) بدین معناست که کاهش ضخامت پوشش بتن حتی به میزان ۲۰ درصد می تواند زمان آغاز خوردگی میلگردها را تا حدود ۵۰ درصد کاهش دهد.
در محیط های خورنده مانند جزایر جنوبی کشور، این کاهش زمان، هزینه های تعمیرات زودهنگام و خطرات سازه ای را به شدت افزایش می دهد. بنابراین، رعایت حداقل ضخامت پوشش بتن مطابق استانداردهای ملی (مثل مبحث ۹) و نظارت دقیق بر اجرا، ضروری است.علاوه بر این، عمل آوری بتن در اقلیم گرم جزایر جنوبی کشور نیازمند تدابیر ویژه است.
تبخیر سریع آب از سطح بتن در روزهای گرم، منجر به ایجاد ترک های پلاستیک و کاهش مقاومت می شود. استفاده از پوشش های نایلونی یا مواد عمل آور شیمیایی که رطوبت را در بتن حفظ می کنند، برای حداقل هفت روز ضروری است. در صورت عدم عمل آوری مناسب، حتی بتن با نفوذناپذیری بالا نیز نمی تواند از میلگردها در برابر خوردگی محافظت کند. در نهایت، ترکیب چند روش حفاظتی می تواند اثر هم افزایی داشته باشد. برای مثال، استفاده همزمان از بتن حاوی میکروسیلیس، میلگردهای ضدزنگ و پوشش بتن افزایش یافته، نه تنها زمان شروع خوردگی را به تأخیر می اندازد، بلکه سرعت پیشروی آن را نیز کاهش می دهد.
این رویکرد چندلایه ای، به ویژه برای سازه های حیاتی مانند تصفیه خانه های آب یا نیروگاه های ساحلی که تعمیرات آن ها دشوار و پرهزینه است، توصیه می شود.اما هیچ یک از این راهکارها بدون آموزش نیروی انسانی و نظارت مستمر امکان پذیر نیست. کارگران و مهندسان پروژه باید به طور مداوم در مورد اهمیت جزئیاتی مانند ضخامت پوشش بتن یا روش صحیح استفاده از مواد افزودنی آموزش ببینند. ابزارهای نوین مانند سنسورهای تعبیه شده در بتن برای پایش میزان کلرید یا رطوبت نیز می توانند به عنوان مکمل نظارت انسانی عمل کنند.
سخن پایانی این است که خوردگی بتن در جزایر جنوبی کشور یک تهدید زنجیره ای است که تنها با ترکیب علم، فناوری، و مدیریت دقیق اجرایی می توان آن را مهار کرد. هرگونه کوتاهی در هر یک از این حلقه ها، نه تنها هزینه های مالی پروژه را افزایش می دهد، بلکه اعتبار مهندسی و ایمنی عمومی را به خطر می اندازد. تجربه ثابت کرده است که سرمایه گذاری در مرحله طراحی و اجرا، همواره بسیار مقرون به صرفه تر از پرداخت هزینه های سرسام آور تعمیرات سال های آینده خواهد بود.
* کارشناس ارشد سازه
