مکانيزم خوردگی آرماتور ( میلگردها ) در بتن

    معمولا"بتن شرايط مناسبی برای حفاظت آرماتور ايجاد می کند . انفعالی شدن فولاد در بتن بهدلیل قليائيت زياد بتن است که حدود PH آن 13 تا 14 است . لايه محافظ يک قشر ميکروسکوپی است که بر سطحفولاد ايجاد می گردد . اين لايه محافظ که فقط در PH زياد پايدارمی باشد . قليائی بودن بتنبه دليل وجود هيدروکسيد کلسيم است که در اثر هيدراتاسيون سيمان توليد می گردد .

    دومينعاملی که از فولاد در بتن محافظت می کند ، پوشش بتن بر روی آرماتور است که يک مانعفيزيکی ايجاد می کند . اين مانع از نفوذ عناصر مخرب توليد کلريدها و دی اکسيد کربنجلوگيری بعمل می آورد . اثر پوشش بتن بعنوان يک مانع ، تابع ضخامت ، پوشش و کيفيتبتن است .

    خوردگی فولاد در بتن يک فرآيند الکتروشيميايیاست . در اين فرآيند ، يون ها و الکترون ها بين دو قسمت مختلف سطح فولاد که درپتانسيل الکترو شيميايی اختلاف دارند ، حرکت   میکنند. اين دو بخش آند و کاتد را تشکيل می دهند ، بنابراين واکنش های الکتروشيميايیدر فرآيند خوردگی را می توان به دو بخش آندی و کاتدی تقسيم نمود . در آند اکسيدشدن                الکترو شيميايی صورت میپذيرد و در کاتد احياء الکتروشيميايی رخ می دهد .

    فلز (Fe ) در محلآند به يون های فروز (²⁺ Fe  )تجزيه می شود و الکترون ها آزاد می گردند . برایآنکه بين بارهای الکتريکی تعادل برقرار گردد ، الکترون ها در محل کاتد مصرف شده وبا ترکيب شدن با اکسيژن ( O₂ ) و آب ( H₂O ) تشکيل يةونهای هيدروکسيل ( OH ) را می دهند .

ترکيب²⁺ Fe  و يون های هيدروکسيلتشکيل هيدروکسيد فروز ₂ ( OH ) Fe می شود که يک نوع زنگ به رنگسفيد است . اين محصول اکسيده می شود و به صورت هيدروکسيد فريک به رنگ قرمز مايل بهقهوه ای است ، همان رنگی که معمولا" در هنگام خوردگی مشاهده می شود .

     قدرتانبساط و تخريب محصولات خوردگی بستگی بسته به نوع محصول است . برای مثال قدرت تخريبی₃ ( OH ) Fe بيشتر از ₂ ( OH ) Fe است .

    مهمترين عواملی که سبب تخريب لايه محافظ ميلگرد می گردد ، کربناته شدن بتنو نفوذ      يون های کلريد است .

     هوای معمولی دارای 3 % درصد گاز دی اکسيد کربن( CO₂ ) است . درصورت نفوذ CO₂ به داخل بتن ، هيدروکسيد موجود در بتن و  CO₂ واکنش شيميايی انجام میدهند که منجر به تشکيل کربنات کلسيم می گردد . کربنات کلسيم باعث کاهش PH بتن می گرددو لايه انفعالی و محافظ فولاد تخريب می شود .

     CO₂ فقط از بتن کربناته شده می تواند عبور کند ،بنابراين تمام هيدروکسيد ها بايد تبديل به کربنات شوند ، پس از آن CO₂ به حرکت خودادامه می دهد و به منطقه بتن غير کربناته        می رسد .

     در حالی که روند کربناسيون ادامه می يابد ،تمام هيدروکسيد کلسيم ترکيب شده و در نتيجه H ـ S ـ C در حضورهيدروکسيد کلسيم آزاد می گردد تا به مصرف برسد . بنابراين در نهايت فقط سيليس هيدراتهشده در بتن باقی می ماند . زيرا H ـ S ـ C در حضور هيدروکسيد کلسيم ثبات دارد و در غياب آن پايدار نبوده و تجزيهمی شود . به دليل کربناسيون بقيه محصولات هيدراتاسيون نيز تجزيه می شوند وبنابراين فقط يک شبکه سيليس ، آلومين و اکسيد آهن همراه با کربنات کلسيم تشکيل میشود . اين شبکه دارای استحکام و مقاومت زياد است و نفوذ پذيری آن نسبت به بتن اوليهکمتر می باشد . به هر حال کربناسيون از نقطه نظر خوردگی زيان آور است و سبب خوردگیآرماتور از نوع يکنواخت می گردد .

    يون های کلريد نيز مهمترين عوامل خوردگی آرماتورمی باشند . يون های کلريد از طريق مصالح آلوده مانند سنگدانه به داخل بتن راه میيابند و يا از طريق نفوذ از محيط به داخل بتن وارد می شوند .

    درنقاطی از سطح فولاد که کلريد حمله می کند ، خوردگی از نوع حفره ای ايجاد می شود کهاين نقاط در نقش آند می باشند و بقيه سطح فولاد به عنوان کاتد عمل می کنند .

    تمام کلريدها در بتن بصورت آزاد در منافذوجود ندارند ، بلکه بخشی از يون ها با محصولات هيدروتاسيون سيمان پيوند فيزيکی وشيميايی برقرار می کنند . مهمترين محصولی که قابليت پيوند را با يون های کلريد دار دارد، C₃A است . دراثر ترکييب  C₃A و يون هایکلريد ، محصول نمک فريدل تشکيل می گردد که از نظر خوردگی بدون خطر است . همچنينبخشی ازيون های کلريد جذب فيزيکی محصولات هيدراتاسيون می شوند که مانند نمک فريدلبرای خوردگی خطر ندارند . اما کلريد های آزاد سبب تخريب لايه محافظ و خوردگیآرماتور می شوند .