เหล็กเส้นคอนกรีตขึ้นสนิม เกิดขึ้นได้จากสาเหตุที่หลากหลาย โดยปกติแล้ว เหล็กเส้นและเหล็กข้ออ้อยที่ใช้เสริมในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กนั้นก็มักจะมีสนิมผิวอยู่บ้าง ซึ่งเชื่อกันว่าจะช่วยให้ปูนยึดเกาะกับเหล็กเสริมโครงสร้างได้ดียิ่งขึ้นนั่นเอง
ประเภทของสนิม
สนิมผิว สนิมประเภทนี้จะเกาะตามเนื้อเหล็กกล้าที่ยังไม่ได้ถูกเคลือบหรือทำผิว สนิมเหล่านี้มักเป็นผงบางๆเกาะอยู่บนผิวสามารถใช้แปลงทองเหลืองปัดออกได้ไม่ยากนัก
สนิมขุม เป็นสนิมที่เกาะกินจนลุกลามเกิดเป็นโพรงสนิมกินลึกเข้าไปในเนื้อเหล็ก สนิมแบบนี้ค่อนข้างอันตรายเพราะเริ่มทำให้เหล็กเสียหายไปเยอะแล้ว แต่ในโครงสร้างเหล็กที่มีความหนาเช่นเหล็ก H Beam หรือเหล็กเส้น เหล็กข้ออ้อยมักจะไม่พบสนิมขุมบ่อยนัก (หากไม่ได้ปล่อยโครงสร้างเปลือยทิ้งเอาไว้เป็น 10-20 ปี แต่ในโครงสร้างเหล็กที่เป็นเหล็กกล่อง หรือเหล็กแบบ Light Guage นั้น หากเกิดสนิมแล้วก็มักจะลุกลามกัดกินจนเสียหายได้อย่างรวดเร็ว เพราะเนื้อเหล็กที่บางเสียหายได้ง่ายนั่นเอง
ปัญหาสนิมเรื้อรังสามารถทำให้อาคารถล่มได้ !!
คอนกรีตเสริมเหล็กที่เหล็กเสริมเป็นสนิม สนิมเหล็กจะขยายตัวและดันคอนกรีตแตกร้าว กะเทาะหลุดล่อน ทำให้โครงสร้างมีขนาดพื้นที่หน้าตัดเล็กลงกว่าที่ออกแบบไว้เป็นผลทำให้กำลังการรับน้ำหนักของโครงสร้างนั้น ๆลดลง และสูญเสียการยึดเหนี่ยวระหว่างเหล็กและคอนกรีต อาจทำให้องค์อาคารนั้นๆ ไม่สารถรับน้ำหนักได้ ถ้ารุนแรงอาจเกิดการวิบัติและพังทลายลงได้ค่ะ!!!
กลไกการเกิดสนิมเหล็ก
การเกิดสนิมเหล็กเป็นผลจากการทำปฏิกิริยาเคมีของเหล็ก เป็นปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า (electronchemical) ของเหล็กกับสารประกอบที่ปะปนในสิ่งแวดล้อมที่สัมผัสกับเหล็กนั้นๆ กระบวนการเกิดสนิมเหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดสนิมในเหล็กที่มีวัสดุอื่นมาปกคลุมผิว เช่น โครงเหล็กของอาคารที่ผิวทาสีกันสนิมหรือในเหล็กเสริมคอนกรีต จะมีกระบวนการเกิดสนิมที่ซับซ้อน ค่อยเป็นค่อยไป
การเกิดสนิมในเหล็กเสริมคอนกรีต
ในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กโดยทั่วไป การเกิดสนิมของเหล็กเสริมจะมีปฏิกิริยาเคมี จะมีอยู่ 2 ลักษณะ คือ ถ้าเกิดขึ้นบนผิวเหล็กในบริเวณเดียวกันจะทำให้เกิดสนิมแบบสม่ำเสมอ เรียกว่า Microcell แต่ถ้าเกิดคนละจุดแยกจากกันโดยมีตัวนำไฟฟ้าเชื่อมต่อระหว่างจุดทั้งสอง จะทำให้เกิดสนิมแบบเฉพาะจุด เรียกว่า Macrocell
ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดสนิมคือ ความชื้นและออกซิเจน ซึ่งต้องมีการซึมผ่านคอนกรีตเข้าไปจึงจะสามารถทำปฏิกิริยากับเหล็กได้ ดังนั้นคอนกรีตแต่ละประเภทที่ความหนาแน่นต่างกันก็จะมีรูพรุนของคอนกรีตต่างกันไปด้วย อย่างเช่นเสาเข็มแบบสปันไมโครไพล์ ที่มีกำลังสูงก็จะมีรูพรุนของเนื้อคอนกรีตน้อย ทำให้อัตราการเกิดสนิมในเหล็กเสริมข้างในน้อยตามไปด้วย
เมื่อเหล็กเสริมคอนกรีตได้เริ่มเกิดสนิมขึ้นแล้ว ก็จะมีการพัฒนาเพิ่มปริมาณมากขึ้นเรื่อยๆ โครงสร้างของอาคารจะถูกทำลายในรูปของการสูญเสียกำลังจากขนาดของหน้าตัดของเหล็กเสริมลดลง การสูญเสียแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเหล็กเสริมกับคอนกรีต และเกิดรอยแตกร้าวหลุดร่อนออกของคอนกรีตหุ้มผิวเหล็กเสริม จึงทำให้โครงสร้างขาดความมั่นคงแข็งแรงและมีความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกลดลง อัตราการพัฒนาการเกิดสนิมในเหล็กเสริมคอนกรีตจะมีปริมาณมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความรุนแรงของสภาวะแวดล้อมตรอบอาคาร
ปัจจัยต่างๆ ที่ควบคุมการเริ่มเกิดสนิมของเหล็กเสริมคอนกรีต โดยภาพรวมแล้ว ประกอบด้วย
จำนวนและปริมาณสารเคมีที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมรอบอาคาร เช่น อาคารในบริเวณชายทะเล และอาคารในเขตโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น
คุณสมบัติของคอนกรีต เช่น อัตราส่วนระหว่างน้ำต่อซีเมนต์ ความหนาของคอนกรีตหุ้มผิวเหล็กเสริม การบ่มคอนกรีตที่อุณหภูมิสูง เป็นต้น
การเกิดรอบร้าวและรอยแยกของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก
ความสามารถซึมผ่านได้ของคอนกรีตหุ้มผิวเหล็กเสริมของอนุภาคคลอไรด์ หรือสารเคมีอื่นๆ แล้วทำปฏิกิริยาเคมีกับเหล็กเสริมคอนกรีต
