Az karbonlu beton konstruksiyalarda poladın korroziyasına beton qarışığından çox iqlim təsir göstərə bilər

Müasir dünyanı betonsuz təsəvvür etmək çətindir. Dünyada tikinti sektorunda böyük həcmdə beton istifadə olunur və onun əsas komponenti olan sementin istehsalı iqlim dəyişikliyini sürətləndirən istixana qazı — böyük miqdarda karbon qazı (CO₂) emissiyasına səbəb olur. Buna görə daha aşağı karbon emissiyasına malik sementlər iqlimə daha az təsir edən tikinti üçün əsas amillərdən biri hesab olunur. Lakin bu tip beton ənənəvi betonla müqayisədə daha sürətlə karbonatlaşa bilər. Atmosferdəki CO₂ betonun daxilinə nüfuz edərək onun kimyəvi tərkibini dəyişir. Nəticədə konstruksiyanın yükdaşıma qabiliyyətinə mühüm töhfə verən daxili polad armatur paslanmağa başlaya bilər. Məhz buna görə müasir tikinti standartları poladı mümkün qədər uzun müddət korroziyadan qorumağa çalışır. Lakin bu yanaşma ekoloji baxımdan daha əlverişli yeni beton növlərini ənənəvi betonla müqayisədə əlverişsiz vəziyyətə sala və onların praktikada istifadəsini ləngidə bilər.

ETH Sürix Materiallar İnstitutunun tədqiqatçıları hesab edirlər ki, mövcud yanaşma kifayət qədər məhduddur. Alimlərə görə, əsas məsələ betonun karbonatlaşmasının nə qədər sürətlə baş verməsi deyil, bundan sonra polad armaturun real olaraq nə qədər sürətlə korroziyaya uğramasıdır.

Araşdırmanın nəticələri Nature Communications jurnalında dərc olunub.

Dəmir-beton konstruksiyaların aşınması iki əsas mərhələdə baş verir. Əvvəlcə betonun daxilinə nüfuz edən CO₂ kimyəvi dəyişikliklərə səbəb olur. Daha sonra hava şəraiti və rütubət betonun daxilindəki poladın nə qədər sürətlə paslanacağını müəyyənləşdirir. Az karbonlu betonlarda ilk mərhələ daha sürətlə gedə bilər. Lakin mövcud standartlar konstruksiyanın davamlılığını qiymətləndirərkən əsasən məhz bu mərhələyə diqqət yetirir. ETH Sürix tədqiqatçıları betonun daxilindəki poladın korroziyasına iqlimin təsirini daha dəqiq müəyyənləşdirmək üçün müxtəlif şəraitləri modelləşdiriblər.

Betonun daxilində poladın nə qədər sürətlə paslanmasını müəyyən edən əsas amillərdən biri rütubətdir.

Tədqiqatın müəllifi Kriştiana Albertin sözlərinə görə, beton yaş olduqda poladın korroziyası quru şəraitlə müqayisədə 100 dəfəyə qədər daha sürətlə baş verə bilər. Bununla müqayisədə araşdırılan müxtəlif beton qarışıqlarının tərkibi korroziyanın sürətinə əhəmiyyətli dərəcədə daha az təsir göstərib.

Tədqiqatçılar müxtəlif iqlim şəraitinə malik dörd şəhərdə — Sürix, Bergen, Manaus və Huaylay — üç fərqli beton qarışığını araşdırıblar. Alimlər ətraflı meteoroloji məlumatları betonun daxilində rütubət səviyyəsinin zamanla dəyişməsini simulyasiya edən modelə daxil ediblər. Bu model vasitəsilə betonun daxilindəki poladın nə qədər sürətlə korroziyaya uğraya biləcəyi hesablanıb. 

ETH Sürixdə mühəndislik materiallarının davamlılığı üzrə professor Ueli Angst üçün nəticələrin ən təəccüblü tərəflərindən biri iqlimin gözləniləndən daha böyük rol oynaması olub.

“İqlimin rolu gözlədiyimizdən daha böyükdür. Eyni beton fərqli iqlim şəraitində tamamilə fərqli davrana bilər”, - deyə alim bildirib.

Buna baxmayaraq, mövcud Avropa standartlarında bu dörd məkanın hamısı “növbəli yaş və quru şərait” kateqoriyasına daxil edilir.

Bu fərq xüsusilə Bergen və Manaus şəhərlərinin müqayisəsində aydın görünür. Hər iki ərazidə illik yağıntının miqdarı təxminən 2 500 millimetr təşkil edir. Lakin hesablamalar göstərir ki, bu şəhərlərdə betonun daxilindəki polad müxtəlif sürətlərlə korroziyaya uğrayır. Bunun səbəbi betonun suyu sürətlə udması, lakin qurumasının daha uzun vaxt aparmasıdır. Buna görə əsas amil ümumi yağıntı miqdarı deyil, yaş və quru dövrlərin növbələşmə xarakteridir.  Model hesablamaları həmçinin göstərib ki, araşdırılan bəzi az karbonlu beton növləri müəyyən ərazilərdə 50 il və daha çox davam gətirə bilər. Lakin eyni material fərqli iqlim şəraitində daha tez zədələnə bilər. İllik yağıntının və ya orta rütubətin göstəricisi təkbaşına betonun daxilində poladın nə dərəcədə korroziyaya uğrayacağı barədə kifayət qədər məlumat vermir.

Tədqiqatın nəticələri az karbonlu betonun ümumilikdə daha az davamlı və ya təhlükəli olması demək deyil.

Möhkəmlik baxımından belə beton ənənəvi betonla eyni səviyyəyə çata bilər. Əsas məsələ onun onilliklər ərzində necə davranmasıdır. Az karbonlu beton polad armatur üzərindəki təbii qoruyucu təsirini daha tez itirə bilər. Lakin beton davamlı şəkildə nəm qalmırsa, bundan sonra polad uzun müddət ərzində çox yavaş sürətlə paslana bilər.

Albert bildirib ki, müxtəlif hava şəraitlərində ekoloji baxımdan daha əlverişli beton növlərinin uzunmüddətli davranışını daha yaxşı anlamaq lazımdır.  Onun fikrincə, gələcəkdə bütün tikililər üçün eyni beton və eyni standartlardan istifadə etmək əvəzinə, konstruksiyanın yerləşdiyi ərazi və həmin ərazinin iqlim xüsusiyyətləri daha çox nəzərə alınmalıdır.

Beləliklə, bütün ərazilər üçün eyni dərəcədə effektiv olan vahid həll olmayacaq. Məsələn, xüsusilə rütubətli bölgələrdə suyun betona daxil olmasını azaltmaq üçün əlavə tədbirlər tələb oluna bilər.  Yeni yanaşma az karbonlu tikinti materiallarının istifadəsinin qarşısındakı maneələrdən birinin aradan qaldırılmasına da kömək edə bilər. Hazırda istifadə olunan bir çox sınaq metodları ənənəvi sementlər üçün hazırlanıb və ekoloji baxımdan daha əlverişli yeni beton növlərinin spesifik xüsusiyyətlərini getdikcə daha az nəzərə alır. Angstun sözlərinə görə, nəticədə mövcud standartlar yeni və daha ekoloji materialların tətbiqinə maneəyə çevrilə bilər.

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış yanaşma hələlik birbaşa praktikada istifadə üçün hazır deyil. Hesablamalar mürəkkəbdir və real konstruksiyalar üzərində əlavə sınaqlardan keçirilməlidir.

Alimlərin uzunmüddətli məqsədi yeni beton növlərini daha sürətli qiymətləndirməyə imkan verən sadələşdirilmiş metod hazırlamaqdır. Bu, real konstruksiyalardan onilliklər ərzində məlumat toplanmasını gözləmədən materialların davamlılığını qiymətləndirməyə imkan verə bilər.  Bu yanaşma iqlim dəyişikliyi fonunda da xüsusi əhəmiyyət daşıyır. Yağışlı və quraq dövrlərin tezliyi və müddəti dəyişdikcə betonun daxilində poladın paslanma sürəti də dəyişə bilər.

Gələcəkdə belə bir “iqlim sınağı” konkret ərazidə uzun müddət ərzində hansı az karbonlu beton növünün daha uyğun olduğunu müəyyənləşdirməyə kömək edə bilər.

mənbə: techxplore.com