บทความที่ 10

การแก้ปัญหาคอนกรีตแตกร้าวจากเหล็กเสริมเป็นสนิม

จากบทความที่แล้วเรื่อง "ปัญหาคอนกรีตเสริมเหล็กแตกร้าวจากสนิม" ซึ่งเราได้ทราบว่าคลอไรด์เป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดสนิม ดังนั้นเมื่อเราทราบสาเหตุของปัญหาดังกล่าว เราจึงสามารถกำหนดวิธีป้องกันสนิมของเหล็กเสริมได้ 2 วิธี คือ

1. การป้องกันหรือชะลอให้คลอไรด์แพร่ผ่านคอนกรีต

2. ยอมให้คลอไรด์แพร่ผ่านคอนกรีตแต่ใช้วิธีป้องกันสนิมหรือเปลี่ยนวัสดุที่ต้านทานต่อการเกิดสนิม หรือใช้ทั้ง 2 วิธีผสมผสานกัน

ตัวอย่างวิธีที่ 1 ได้แก่ การใช้คอนกรีตที่มีความสามารถทนทานต่อการแพร่คลอไรด์และมีความทึบน้ำสูง เช่น Marine Concrete หรือการใช้สีทาภายนอกเพื่อชะลอการแพร่ผ่านของความชื้นที่มีคลอไรด์ปนเปื้อน

ตัวอย่างวิธีที่ 2 ได้แก่ การเปลี่ยนวัสดุที่ใช้เสริมแรงคอนกรีตจากเหล็กที่เป็น Mild Steel ให้เป็น Galvanized Steel, Stainless Steel หรือ Fiber Reinforced Plastic (FRP) ที่มีความต้านทานต่อการเกิดสนิมมากกว่าเดิม หรือใช้เหล็กเสริมที่เป็น Mild Steel เหมือนเดิม แต่ติดตั้งระบบ Cathodic Corrosion Protection (CP) กับเหล็กเสริมเพิ่มเติม หรือใช้ Inhibitor ผสมกับคอนกรีตเพื่อป้องกันสนิมของเหล็กเสริม

การป้องกันทั้ง 2 วิธีมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกัน เช่น จากตัวอย่างที่ 1 การใช้ Marine Concrete และ/หรือสีทาภายนอกจะเป็นวิธีการทำงานที่ง่าย สะดวก และรวดเร็ว ซึ่งวิธีนี้เป็นการยืดระยะเวลาที่คลอไรด์จะเข้าถึงเหล็กเสริมและทำให้เกิดสนิม แต่ในระหว่างการใช้งานหากคอนกรีตเกิดการแตกร้าวหรือสีที่ทาอยู่เกิดการหลุดร่อนก็จะทำให้ความชื้นและคลอไรด์สามารถแทรกเข้าไปตามรอยแตกของคอนกรีตหรือแพร่ผ่านคอนกรีตบริเวณที่สีหลุดร่อนออกได้เร็วขึ้น สำหรับวิธีที่ 2 นั้น การเปลี่ยนวัสดุเสริมแรงเป็น Galvanized Steel หรือ Stainless Steel ซึ่งมีความต้านทานต่อการเกิดสนิมดีกว่า Mild Steel จะไม่มีประเด็นข้อกังวลมากนักเพราะมีลักษณะการทำงานที่เหมือนเดิม นอกจากราคาก่อสร้างที่สูงขึ้นตามราคาวัสดุ แต่หากเปลี่ยนไปใช้เป็น FRP จำเป็นต้องมีการออกแบบโดยวิศวกรและควบคุมงานโดยช่างที่มีความชำนาญเฉพาะทางด้านนี้โดยตรง เพราะวัสดุ FRP ถึงแม้จะมีจุดเด่นหลายด้านที่ดีกว่า Mild Steel, Galvanized Steel หรือ Stainless Steel โดยเฉพาะการไม่เป็นสนิม แต่ก็มีจุดด้อยหลายข้อที่ควรระมัดระวังด้วยเช่นกัน การใช้ Inhibitor ผสมในคอนกรีตนั้นก็เป็นอีกวิธีหนึ่งที่ได้ผลดี แต่เท่าที่ admin ทราบการใช้งานยังไม่แพร่หลายในบ้านเรามากนักเพราะ Inhibitor มีราคาสูง ซึ่งทำให้ต้นทุนในการก่อสร้างสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และสำหรับระบบ CP ซึ่งมีระบบย่อยแบ่งได้ 2 ระบบ คือ

Impressed Current และ Sacrificial Anode นั้นมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในอเมริกา แคนาดา และยุโรป โดยระบบนี้มีข้อได้เปรียบคือมีความแน่นอนในการป้องกันสนิมที่ดี โดยในส่วนของระบบ Impressed Current จะใช้ไฟฟ้ากระแสตรงจาก Rectifier ในการป้องกันสนิม จึงทำให้สามารถควบคุมการจ่ายกระแสได้มากหรือน้อยตามที่ต้องการ แต่ต้องมีการซ่อมบำรุงและดูแลรักษาตามวงรอบ

ส่วนระบบ Sacrificial Anode หรือที่เรียกว่า Concrete Anode นั้น จะใช้ไฟฟ้ากระแสตรงจาก Zinc Anode ที่ถูกห่อหุ้มด้วย Alkali-Activated Mortar โดยอาศัยความต่างศักย์ระหว่าง Zinc Anode และเหล็กเสริมในคอนกรีตเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าในการป้องกันสนิม ทำให้ไม่ต้องมีการบำรุงรักษาระหว่างการใช้งาน แต่เนื่องจากความต่างศักย์ระหว่าง Zinc Anode และเหล็กเสริมมีค่าไม่สูงมาก จึงต้องติดตั้ง Concrete Anode หลายก้อนต่อพื้นที่การใช้งานเมื่อเปรียบเทียบกับระบบ Impressed Current