میلگرد یکی از اصلی ترین مصالح ساختمانی در سازه های بتن آرمه است و کیفیت آن مستقیماً بر مقاومت و دوام بنا تاثیر می گذارد. یکی از مسائلی که همواره پیمانکاران، مهندسان سازه و ناظران با آن روبرو می شوند، مشاهده زنگ زدگی روی سطح میلگرد است؛ پدیده ای که در انبارها، کارگاه ها و حتی تازه خریداری شده ها هم دیده می شود.
سوال اصلی اینجاست: آیا هر میلگرد زنگ زده ای نامناسب برای مصرف است؟ پاسخ قطعی نه است. زنگ زدگی سطحی و اولیه نه تنها مشکل نیست، بلکه در برخی موارد می تواند چسبندگی بتن به میلگرد را بهبود بخشد. اما زنگ زدگی عمیق و لایه لایه شده قطعاً خطرناک و غیرمجاز است.
درک حد مجاز زنگ زدگی میلگرد بر اساس آیین نامه های معتبر داخلی مانند آبا و بین المللی مانند ACI برای هر فعال صنعت ساختمان ضروری است. در این مقاله به صورت جامع این معیارها، روش های تشخیص و راهکارهای عملی برای حذف زنگ زدگی توضیح داده می شود.
حد مجاز زنگ زدگی میلگرد
زنگ زدگی میلگرد یا خوردگی فولاد، فرآیندی شیمیایی است که در اثر واکنش آهن با اکسیژن و رطوبت محیط شکل می گیرد و محصول آن اکسید آهن یا همان زنگ است. این فرآیند از لحظه تولید میلگرد آغاز می شود و با گذر زمان و افزایش رطوبت سرعت می گیرد.
اما آنچه از دیدگاه فنی و آیین نامه ای اهمیت دارد، نوع و شدت زنگ زدگی است، نه صرفاً وجود آن. به طور کلی زنگ زدگی میلگرد به سه دسته تقسیم می شود:
- زنگ زدگی سطحی (مجاز): لایه نازک و یکنواختی از اکسید آهن که به رنگ قهوه ای روشن یا نارنجی روی سطح میلگرد تشکیل می شود. این نوع زنگ زدگی معمولاً در میلگردهایی که مدت کوتاهی در محیط باز یا انبار نگهداری شده اند دیده می شود و هیچ آسیبی به مشخصات مکانیکی میلگرد نمی زند.
- زنگ زدگی متوسط (مشروط): در این حالت لایه اکسید کمی ضخیم تر شده اما هنوز به صورت پوسته جدا شونده در نیامده است. در این وضعیت باید میلگرد بررسی و تمیز شود و سپس تصمیم گیری صورت گیرد.
- زنگ زدگی عمیق یا لایه ای (غیرمجاز): زمانی که زنگ به صورت پوسته های ضخیم، جدا شونده و لایه لایه ظاهر می شود، مقطع میلگرد کاهش یافته و مشخصات مکانیکی آن دچار افت جدی شده است. چنین میلگردی قطعاً نباید در سازه های بتن آرمه استفاده شود.
معیار اصلی برای تشخیص مجاز یا غیرمجاز بودن زنگ زدگی، کاهش وزن میلگرد نسبت به حالت اولیه است که در آیین نامه های مختلف به صورت درصد مشخص شده است.
میزان مجاز زنگ زدگی میلگرد بر اساس آیین نامه بتن ایران (آبا)
آیین نامه بتن ایران (آبا) که بر اساس استانداردهای ملی و تطبیق با شرایط اقلیمی و صنعتی کشور تدوین شده، یکی از معتبرترین مراجع فنی برای تعیین حد مجاز زنگ زدگی میلگرد در ایران است.
طبق مفاد آبا، میلگردهایی که دارای زنگ زدگی سطحی بوده و بر اثر آن وزن واحد طول آن ها بیش از 5 درصد کاهش نیافته باشد، قابل مصرف تلقی می شوند؛ مشروط بر اینکه:
- مشخصات مکانیکی میلگرد (تنش تسلیم، تنش نهایی، ازدیاد طول) پس از تمیز کردن سطحی دچار افت محسوس نشده باشد.
- آج های میلگرد (برای میلگردهای آجدار) به شکل مناسب خود باقی مانده و پوسیدگی ایجاد نشده باشد.
- هیچ گونه ترک، لایه لایه شدن یا پوسته پوسته شدن در سطح میلگرد مشاهده نشود.
آبا همچنین تصریح می کند که میلگردهایی با رنگ یا پوشش های خاص، چربی، رنگ روغن، لجن یا هرگونه ماده ای که چسبندگی را کاهش می دهد، پیش از مصرف باید کاملاً تمیز شوند.
نکته مهم آبا درباره آزمون کنترل کیفیت
آبا توصیه می کند که در صورت وجود شک درباره تاثیر زنگ زدگی بر مشخصات میلگرد، آزمون های کنترل کیفیت از جمله آزمون کشش و خمش طبق استاندارد ISIRI 3132 انجام شود. اگر نتایج آزمون در محدوده استاندارد بود، میلگرد قابل استفاده است.
این رویکرد نشان می دهد که آبا صرفاً به وجود زنگ زدگی توجه نمی کند، بلکه کیفیت نهایی مکانیکی میلگرد را ملاک اصلی می داند.
زنگ زدگی میلگرد طبق انجمن بتن آمریکا (ACI)
انجمن بتن آمریکا (ACI) به ویژه در مستندات ACI 318 و ACI 301 معیارهای مشخصی برای پذیرش یا رد میلگرد زنگ زده ارائه داده است که در بسیاری از پروژه های بین المللی و داخلی بزرگ ایران نیز به عنوان مرجع استفاده می شود.
موضع کلی ACI:
ACI 318 تصریح می کند که زنگ زدگی سطحی، پوسته ها، رنگ ها و ناخالصی های دیگر ممکن است بر روی فولاد وجود داشته باشند، اما نباید از حدودی که برای چسبندگی مناسب بتن و فولاد لازم است بیشتر باشند.
به طور خاص، ACI معیارهای زیر را مطرح می کند:
- زنگ زدگی سطحی بدون از دست دادن مقطع: کاملاً مجاز است و نیازی به تمیز کردن اجباری ندارد.
- زنگ زدگی همراه با پوسته شدن: باید قبل از استفاده تمیز شود و بررسی گردد که وزن واحد طول میلگرد بیش از حد مجاز کاهش نیافته باشد.
- ملاک عملی ACI: با مالش دست یا برس سیمی، اگر زنگ از سطح جدا شد و سطح زیرین سالم بود و آج ها آسیب ندیده بودند، میلگرد قابل مصرف است.
مقایسه ACI و آبا
| معیار | آبا | ACI |
|---|---|---|
| حد مجاز کاهش وزن | حداکثر 5 درصد | مشخص نشده، بر اساس بررسی مکانیکی |
| زنگ سطحی | مجاز | مجاز |
| پوسته شدن سطح | غیرمجاز | مشروط به بررسی |
| آزمون کنترل | توصیه شده | الزامی در موارد مشکوک |
| مرجع استاندارد | ISIRI 3132 | ASTM A615, A706 |
هر دو آیین نامه در یک اصل مشترک هستند: زنگ زدگی به تنهایی دلیل رد میلگرد نیست؛ آنچه اهمیت دارد تاثیر آن بر مشخصات مکانیکی و چسبندگی با بتن است.
دلیل ممنوع شدن استفاده از میلگرد زنگ زده در ساختمان
وقتی از میلگرد با زنگ زدگی عمیق و غیرمجاز در سازه استفاده می شود، چند مشکل اساسی بروز می کند که سلامت کل سازه را به خطر می اندازد:
کاهش سطح مقطع موثر میلگرد: خوردگی عمیق بخشی از فولاد را از بین می برد و سطح مقطع واقعی میلگرد را کاهش می دهد. این یعنی ظرفیت باربری واقعی میلگرد از آنچه در محاسبات سازه در نظر گرفته شده کمتر است. این اختلاف در شرایط بارگذاری شدید می تواند منجر به خرابی ناگهانی شود.
کاهش چسبندگی بتن و فولاد: پوسته های زنگ بین بتن و فولاد مانند یک لایه جدا کننده عمل می کنند. این پوسته ها در اثر جذب رطوبت منبسط شده و فشار انبساطی ایجاد می کنند که ترک خوردگی بتن پوشش را به دنبال دارد. نتیجه آن کاهش پیوستگی بتن و فولاد و کاهش ظرفیت باربری سازه است.
ادامه خوردگی درون بتن: میلگرد زنگ زده پس از بتن ریزی هم در شرایط نامناسب به خوردن ادامه می دهد. رطوبت و کلریدهایی که از محیط به بتن نفوذ می کنند این فرآیند را تسریع می کنند. ترک های ناشی از انبساط زنگ، مسیر بیشتری برای ورود رطوبت باز می کنند و یک چرخه مخرب شکل می گیرد.
