چکیده

سازه های دریایی و تاسیسات بندری موجود در بنادر کشورمان در زمره تاسیسات زیر بنایی مهمی بشمار می روند که بدلیل بتنی یا فلزی بودن آنها در معرض پوسیدگی و تخریب ناشی از قرار گرفتن در محیط دریایی هستند. در موارد متعددی این سازه ها و تاسیسات طی سالیان متمادی نه بقدر کفایت بازرسی و نگهداری شده اند و نه به لحاظ کنترل قابلیت ادامه خدمت رسانی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. محیط دریایی بدلیل داشتن ویژگیهای اساسا متفاوت در بخشهای مختلف خود از ناحیه اتمسفری (جوی) تا ناحیه پاشش و تر و خشک شدن و ناحیه غوطه وری و در نهایت فصل مشترک با خاک از نقطه نظر نوع و روند بروز خرابی و درجه پیشرفت آن دارای عملکرد های گوناگونی است و این امر بر حساسیت های ویژه تاثیرات این محیط بر روی سازه ها و تاسیسات مجاور آن می افزاید.

عموماﹰ تصور بر این است که بتن یکی از مصالح بسیار با دوام است ولی تاریخچه عملکرد بتن در محیط دریایی حاکی از آن است که در مقابل آب دریا بعنوان یکی از خورنده ترین محیط های طبیعی در جهان، بتن از نقطه نظر دوام در معرض مشکلات جدی قرار دارد. مکانیزم های اصلی تخریب سازه های بتنی در محیط دریایی، خوردگی میلگردهای کار گذاشته شده در بتن، تجزیه و تخریب بتن، سیکل های یخ زدن و آب شدن، تشکیل ترکیب اترینگایت و واکنش سیلیسی-قلیایی را شامل می شود.

در خصوص سازه های فلزی نیز عوامل متعددی وجود دارند که با درجات متفاوت بر روی میزان خوردگی فولاد در آب دریا تاثیر می گذارند. این عوامل شامل درجه حرارت آب، غلظت اکسیژن در آب دریا، PH آب دریا، زواید دریایی چسبیده به شمع ها، میزان شوری آب دریا، سرعت جریان آب بر روی سازه، مواد سایشی موجود در آب و تاثیرات الکتریکی فلزات غیر مشابه می شود. همچنین شمع ها ممکن است در آب شور یا تازه در اثر حمله شیمیایی و سایش دچار کاهش سطح مقطع شوند. بعلاوه حضور فلزات غیر مشابه با پتانسیل الکتریکی مختلف می توانند روند خوردگی را باعث گردند.

در این مقاله مسائل مختلف و راه حل های ممکن پیرامون بروز خوردگی در سازه های دریایی و تاسیسات بندری مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

کلمات کلیدی: بتن، فولاد، خوردگی، محیط دریایی، سازه های دریایی.

۱-مقدمه

سازه های دریایی اعم از سکوها، اسکله ها، باراندازها، موج شکن ها و … و تاسیسات بندری که باید نسبت به ساختمانهای معمولی عمر مفید بالاتری داشته باشند، در محیط دریایی در معرض عوامل خورنده جدی قرار دارند. بویژه در ناحیه خلیج فارس با توجه به شرایط حاد محیطی جهت استفاده بهینه از سرمایه های مملکت مقابله با پدیده مخرب خوردگی این سازه ها و تاسیسات از ضروریات حیاتی است. قابل ذکر است که سواحل و جزایر خلیج فارس از نظر آب و هوا یکی از ویژه ترین مناطق جهان است. دما دراین منطقه به علت نزدیکی به خط استوا نسبت به مناطق دیگر بیشتر است. تغییرات دما در شبانه روز و در طول سال نیز بسیار متغیر است و املاح موجود در این آب از دیگر آبهای آزاد جهان بیشتر است. لذا در این شرایط نمی توان سازه ها و تاسیسات بتنی و فلزی را مانند مناطق دیگر که دارای شرایط عادی هستند، بدون بررسی همه جانبه و دقتهای ویژه طرح و اجرا نمود و ضرورت دارد که ملاحظات ویژه و خاص محیط های خورنده دریایی در نظر گرفته شود.

۲-ویژگیهای محیط دریایی

محیط های دریایی عموماﹰ محیط های خشن برای مصالح معمولی از جمله بتن و فولاد هستند. آب دریا دارای یونها و گازهای خورنده و جایگاه موجودات دریایی است که برای مصالح ساختمانی مضر هستند. فشارهای هیدرو استاتیکی و تغییرات بالای دما که اغلب در نواحی ساحلی و سازه های دریایی وجود دارند، قادر به سرعت بخشیدن به تخریب مصالح ساختمانی می باشند.

طوفانها و بادهای شدید که موجهای بزرگ را ایجاد کرده اند، گاه سازه های بسیار محکم را دچار شکست کرده اند. اساساﹰ آب دریاهای سراسر جهان با هم شباهتها و تفاوتهایی دارند که باید قبل از ساخت سازه های طراحی شده برای صدها سال به وضوح مطالعه و بررسی شده باشند. اما نکته مهمی را که باید در نظر داشت این است که محیط دریایی بدلیل داشتن ویژگیهای اساساﹰ متفاوت در بخشهای مختلف خود از ناحیه اتمسفری (حوی) تا ناحیه پاشش و تر و خشک شدن و ناحیه غوطه وری ور در نهایت فصل مشترک با خاک از نقطه نظر نوع و روند بروز خرابی و درجه پیشرفت ان دارای عملکردهای گوناگونی است و این امر بر حساسیت ویژه تاثیرات این محیط بر روی سازه ها و تاسیسات مجاور آن که عموماﹰ سازه های مهمی از جمله سکوها، اسکله ها، باراندازها، حوضچه های تعمیراتی، تیرها و پایه های پل، موج شکن ها و تونل های زیر دریایی با انتظار عمر مفید طولانی هستند، می افزاید.

آب های بیشتر دریاها از نقطه نظر انواع و مقادیر نمکهای غیر محلول مشابه هستند. مقدار معمول نمک ۵/۳ در صد وزنی و یونهای اصلی موجود (so4 )2− , cl − , Mg2 , Na هستند. علاوه بر نمکهای غیر محلول، حضور گازهای موثر در نزدیکی سطح آب دریا در داخل آن، نقش مهمی در پدیده های شیمیایی و الکترو شیمیایی بازی می کنند. به عنوان مثال اکسیژن موجود در اتمسفر و آب دریا چه بصورت هوای محبوس و یا اکسیژن غیر محلول نقش اساسی در خوردگی فولاد در محیط دریایی صرفنظر از اینکه فولاد مستقیماﹰ در معرض هوا باشد یا در بتن تعبیه شده باشد، را دارد. بر حسب

شرایط محلی ممکن است غلظتهای متفاوت سولفید هیدروﮊن (H2S) و دی اکسیدکربن (CO2) غیر محلول در آب دریا وجود داشته باشد و باعث پائین آمدن PH از مقدار نرمال آن یعنی ۵/۸ تا حدود ۷ و یا کمتر گردد. غلظت های زیاد و غیرمعمول CO2 آزاد در آب دریا در بعضی از خلیج های محصور شده و خورها وقتی بستر دریا پوشیده از مواد آلی پوسیده باشد، نیز گزارش شده است.

منابع معمول H2S مواد آلی دریایی است. جانوران دریایی شامل نرم تنان غالباﹰ روی سطح بتن متخلخل که قلیائیت آن توسط شسته شدن کاهش قابل توجهی یافته، پیدا می شوند. از آنجا که رشد این جانوران از عواملی چون حرارت، اکسیژن، میزان PH، جریان دریایی و شرایط نور تاثیر می پذیرند، عموماﹰ به عمق حدود ۰۲ متر از سطح دریا محدود می شوند و در آب و هوای سرد مسئله ساز نیستند. نرم تنان اسیدهای متر شحه ای هستند که باعث ایجاد سوراخهایی در بتن و حفرات زنگ زدگی روی سطح فولاد مدفون در بتن می شوند. باکتریهای تولید کننده H2S در رسوبات شامل نفت یافت شده اند. حضور باکتریهای اکسید کننده گوگرد باعث تبدیل H2S به اسید سولفوریک می شوند که خوردگی شدیدی هم برای بتن و هم برای آرماتورهای فولادی بدنبال خواهد داشت.

دمای سطحی آب دریا از کمترین مقدار ) −۲οC نقطه یخ زدگی آب دریا) در مناطق سرد تا بالاترین مقدار حدود ۳۰οC در مناطق گرمسیر تغییر می کند. علاوه بر تاثیر بر روی رشد مواد آلی دریایی، درجه حرارت آب دریا تعیین کننده میزان و سرعت واکنشهای شیمیایی و الکترو شیمیایی می باشد.