คำถามที่พบบ่อยในการใช้งาน Concrete Anode 1. คอนกรีตป้องกันเหล็กจากการเป็นสนิมได้อย่างไร 2. อะไรเป็นสาเหตุสำคัญในการเกิดสนิมของเหล็กเสริมจนนำไปสู่การแตกร้าวของคอนกรีต 3. Concrete Anode คืออะไร 4. การป้องกันสนิมของเหล็กเสริมโดยใช้คอนกรีตกันซึมหรือสีกันซึมมีข้อแตกต่างกับการใช้ Concrete Anode อย่างไร 5. สังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) แบบปกติสามารถใช้ติดเหล็กเสริมในคอนกรีต (Reinforced Concrete) เพื่อป้องกันสนิมได้หรือไม่ 6. อะไรคือข้อแตกต่างระหว่างสังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) ที่หุ้มด้วยมอร์ตาร์ผสมพิเศษที่มีความเป็นด่าง (Alkali Activated Cement) และที่หุ้มด้วยเจลกรด (Acid Paste) 7. เราจะมีวิธีทราบได้อย่างไรว่า Concrete Anode กำลังป้องกันไม่ให้เหล็กเป็นสนิม 8. ทำไมการพิจารณาว่าเกิด Cathodic Protection ของเหล็กเสริมในคอนกรีตจึงใช้ 100 mV Polarization Decay แทน -850 mV to SCE เหมือนกับการวัดศักย์ไฟฟ้าของเหล็กในน้ำหรือใต้ดิน่ 9. การทดสอบ TMP Concrete Anode มีความน่าเชื่อถือได้มากน้อยขนาดไหน เพราะทาง TMP ทำการทดสอบด้วยตนเอง 10. หากเปรียบเทียบกับการซ่อมคอนกรีตแตกร้าวแบบเดิม TMP Concrete Anode มีข้อได้เปรียบหรือมีความคุ้มค่าอย่างไร 11. การติดตั้ง TMP Concrete Anode ที่ถูกต้องทำอย่างไร 1. คอนกรีตป้องกันเหล็กจากการเป็นสนิมได้อย่างไร ตอบ  จากภาพประกอบด้านล่าง ปกติเหล็กจะถูกใช้งานอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH ประมาณ 7 – 8 และมีค่าศักย์ไฟฟ้าอยู่ในย่าน Corrosion หรือย่านการเกิดสนิม (จุด ) แต่เนื่องจากภายในคอนกรีตมีความเป็นด่างสูง (ค่า pH ประมาณ 12.6 – 13.8) ดังนั้นจุด จะเลื่อนไปทางขวาและเข้าสู่ย่าน Passivity ซึ่งเป็นย่านที่ผิวเหล็กจะเกิดออกไซด์ฟิล์มขึ้นป้องสนิม 2. อะไรเป็นสาเหตุสำคัญในการเกิดสนิมของเหล็กเสริมจนนำไปสู่การแตกร้าวของคอนกรีต้บ้าง ตอบ   การเกิดสนิมของเหล็กเสริมในคอนกรีตมักจะเกิดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Dioxide) หรือคลอไรด์ (Chloride) แทรกผ่านตามรอยแตกหรือซึมผ่านคอนกรีตจนถึงเหล็กเสริมจนเป็นสาเหตุของการเกิดสนิม และเมื่อเหล็กเป็นสนิมจะทำให้ปริมาตรของเหล็กเพิ่มขึ้นจนดันคอนกรีตแตก      ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ :  จะเข้าทำปฏิกิริยากับเนื้อคอนกรีต ทำให้ความเป็นด่างของคอนกรีตลดลง ส่งผลให้ออกไซด์ฟิล์มของเหล็กถูกทำลายและไม่สามารถป้องกันสนิมได้ ความเสียหายลักษณะนี้เรียกว่า “คาร์บอเนชั่น (Carbonation)” และมักจะพบได้กับโครงสร้างที่ใช้งานมายาวนาน หรือมีระยะหุ้มคอนกรีตไม่เพียงพอ      คลอไรด์ :  ปัญหาสนิมจากคลอไรด์พบได้บ่อยกว่า โดยเราจะพบเห็นอาคารหรือโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กในพื้นที่ชายฝั่งทะเล พื้นที่น้ำกร่อย หรือพื้นที่ดินเค็ม เกิดปัญหาปูนแตกชำรุดเพราะเหล็กเสริมเป็นสนิม อันเนื่องมาจากคลอไรด์แพร่ผ่านคอนกรีตเข้าไปทำลายออกไซด์ฟิล์มของเหล็กได้อยู่ทั่วไป 3. Concrete Anode คืออะไร ตอบ   Concrete Anode คือ สังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) ที่ถูกห่อหุ้มด้วยมอร์ตาร์ผสมพิเศษที่มีความเป็นด่างไม่น้อยกว่า 14 (pH ≥ 14) เพื่อกระตุ้นให้ Zinc Anode สามารถจ่ายกระแสได้อย่างมีประสิทธิภาพและต่อเนื่องเพื่อป้องกันสนิมให้กับเหล็กเสริมภายในคอนกรีต (Steel Reinforced Concrete) 4. การป้องกันสนิมของเหล็กเสริมโดยใช้คอนกรีตกันซึมหรือสีกันซึมมีข้อแตกต่างกับการใช้ Concrete Anode อย่างไร ตอบ        4.1 การใช้คอนกรีตกันซึมหรือสีกันซึมเป็นการป้องกันก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือคลอไรด์จากภายนอกไม่ให้เข้าไปทำให้เหล็กเป็นสนิม โดยใช้คอนกรีตที่มีความทึบน้ำสูงหรือสีที่มีอัตราการซึมผ่านต่ำ แต่ในความเป็นจริงยังไม่มีคอนกรีตหรือสีชนิดใดที่สามารถกันน้ำได้ 100% และเมื่อสีหลุดร่อนหรือคอนกรีตแตกออกความชื้นก็จะสามารถแทรกผ่านเข้าไปได้จนถึงเหล็กเสริมและทำให้เกิดสนิม      4.2 การใช้ Concrete Anode เป็นการป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) โดยความชื้นจากภายนอก รวมถึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และคลอไรด์จะทำให้องค์ประกอบทั้ง 4 ของ Cathodic Protection ครบถ้วนคือ Cathode (เหล็กเสริมในคอนกรีต), Anode (Concrete Anode), Metallic Path (ลวดที่ผูกระหว่างเหล็กเสริมและ Concrete Anode) และ Electrolyte (คอนกรีตที่มีความชื้นโดยอาจจะมีการปนเปื้อนของคลอไรด์หรือเกิด Carbonation ร่วมด้วย) รวมถึงทำให้ความต้านทานทางไฟฟ้าของคอนกรีตลดลง และยังเป็นตัวกระตุ้นให้ Concrete Anode จ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันสนิมของเหล็กเสริมภายในคอนกรีตด้วย ดังนั้นความชื้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการทำงานของ Concrete Anode ซึ่งเป็นวิธีป้องกันที่ตรงกันข้ามกับข้อ 4.1 5. สังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) แบบปกติสามารถใช้ติดเหล็กเสริมในคอนกรีต (Reinforced Concrete) เพื่อป้องกันสนิมได้หรือไม่ ตอบ   สังกะสีกันกร่อนแบบปกติที่ไม่ถูกห่อหุ้มด้วยมอร์ตาร์ผสมพิเศษจะจ่ายกระแสได้น้อยกว่าและมีรัศมีในการป้องกันสนิมไม่มาก ดังนั้นจึงต้องติดตั้งสังกะสีกันกร่อนเป็นจำนวนมาก ซึ่งไม่เหมาะสมในการปฏิบัติจริง 6. อะไรคือข้อแตกต่างระหว่างสังกะสีกันกร่อน (Zinc Anode) ที่หุ้มด้วยมอร์ตาร์ผสมพิเศษที่มีความเป็นด่าง (Alkali Activated Cement) และที่หุ้มด้วยเจลกรด (Acid Paste) ตอบ        สังกะสีกันกร่อนที่หุ้มด้วยมอร์ตาร์ผสมพิเศษที่มีความเป็นด่างจะเริ่มจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันสนิมเมื่อมีความชื้นในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก เพราะความชื้นจะทำให้ครบ 4 องค์ประกอบทางไฟฟ้าของระบบ Cathodic Protection คือ Anode (สังกะสีกันกร่อน), Cathode (เหล็กเสริม), Electrical Connection (ลวดผูกเหล็กเสริมของสังกะสีกันกร่อน) และ Electrolyte (ความชื้นในคอนรีต) รวมถึงสารหุ้มสังกะสีกันกร่อนเป็นมอร์ตาร์ผสมพิเศษที่มีความเป็นด่างจึงไม่ส่งผลเสียต่อความแข็งแรงและความเป็นด่างเดิมของเนื้อคอนกรีตเสริมเหล็ก      สังกะสีกันกร่อนที่หุ้มด้วยเจลกรดจะเกิดปฏิกิริยาและจ่ายกระแสตลอดเวลา เพราะครบองค์ประกอบทั้ง 4 ภายในตัวเองจากเจลกรดที่เป็น Electrolyte ดังนั้นการใช้งานจึงต้องคำนึงถึงวันเดือนปีที่ผลิต รวมถึงการห่อหุ้มเจลกรดด้วยวัสดุที่มีลักษณะเป็นผ้าจึงทำให้มีโอกาสที่เจลกรดจะรั่วออกมากัดทำลายเหล็กเสริมในคอนกรีตได้ ส่วนในด้านความแข็งแรง โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่ติดตั้งสังกะสีกันกร่อนที่หุ้มด้วยเจลกรดก็จะสูญเสียความแข็งแรงมากกว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่ติดตั้งสังกะสีกันกร่อนที่หุ้มด้วยคอนกรีตผสมพิเศษ 7. เราจะมีวิธีทราบได้อย่างไรว่า Concrete Anode กำลังป้องกันไม่ให้เหล็กเป็นสนิม ตอบ  จาก Poubaix Diagram ในคำถามข้อที่ 1 แสดงให้เห็นถึงหลักการทำงานของการป้องกันสนิมแบบแคโทดิก (Cathodic Protection) โดยเมื่อนำโลหะกันกร่อนไปติดตั้งกับเหล็กแล้ว จะมีผลทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเหล็กลดต่ำลงจนเปลี่ยนสภาพจากสภาวะการเกิดสนิม (Corrosion) เป็นสภาวะที่มีภูมิต้านทานต่อการเกิดสนิม (Immunity) ในทางปฏิบัติเราใช้ 100 mV Polarization Decay เพื่อพิจารณาการเกิด Cathodic Protection กล่าวคือค่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กต้องลดต่ำลงไม่น้อยกว่า 100 mV เมื่อเทียบกับ Stable Reference Electrode (ปกติใช้ Saturated Copper–Copper Sulfate Reference Electrode, CSE) 8. ทำไมการพิจารณาว่าเกิด Cathodic Protection ของเหล็กเสริมในคอนกรีตจึงใช้ 100 mV Polarization Decay แทน -850 mV to SCE เหมือนกับการวัดศักย์ไฟฟ้าของเหล็กในน้ำหรือใต้ดิน ตอบ        น้ำและดินนับเป็น Electrolyte ที่ค่อนข้างมีความคงที่ แต่ในคอนกรีตขึ้นอยู่กับความชื้นซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพอากาศ ดังนั้นจึงต้องพิจารณาว่าศักย์ไฟฟ้าของเหล็กที่ลดลงเพียงพอต่อการเกิด Cathodic Protection หรือไม่ แทนการใช้ค่าคงที่      จากรูปด้านล่างจะเห็นได้ว่าค่า On Potential, Instant Off Potential และ Final Off Potential ที่ได้จากชุดทดสอบตามมาตรฐาน ASTM G109 – 99 และจากเขื่อนคอนกรีตเสริมเหล็กบริเวณปากแม่น้ำเจ้าพระยา อ.พระสมุทรเจดีย์ จ.สมุทรปราการ มีความแตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ค่าคงที่ -850 mV to SCE ในก ารพิจารณาได้       9. การทดสอบ TMP Concrete Anode มีความน่าเชื่อถือได้มากน้อยขนาดไหน เพราะทาง TMP ทำการทดสอบด้วยตนเอง ตอบ  ทาง TMP ได้ร่วมกับฝ่ายเทคโนโลยีการกัดกร่อน สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรั่งเศส มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ เพื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพของ TMP Concrete Anode และพบว่า TMP Concrete Anode สามารถป้องกันสนิมของเหล็กเสริมในคอนกรีตได้ตามมาตรฐาน NACE Standard RP0100-2000 และ ISO 12696:2012 โดยมีรัศมีในการป้องกันสนิมไม่น้อยกว่า 60 cm 10. หากเปรียบเทียบกับการซ่อมคอนกรีตแตกร้าวแบบเดิม TMP Concrete Anode มีข้อได้เปรียบหรือมีความคุ้มค่าอย่างไร ตอบ ตารางการเปรียบเทียบการซ่อมคอนกรีตทั้ง 2 แบบแสดงได้โดยคร่าวๆ ดังต่อไปนี้ 11. การติดตั้ง TMP Concrete Anode ที่ถูกต้องทำอย่างไร ตอบ การติดตั้ง TMP Concrete Anode มีดังนี้      11.1 วาง TMP Concrete Anode ในตำแหน่งที่เหมาะสม โดยหากเหล็กเสริมบริเวณที่ต้องการผูกลวดเป็นสนิมให้ขัดบริเวณดังกล่าวด้วยกระดาษทรายขัดเหล็กจนสะอาด      11.2 มัดลวดของ TMP Concrete Anode เข้ากับเหล็กเสริมด้วยมือหรือคีม      11.3 มัดลวดของ TMP Concrete Anode เข้ากับเหล็กเสริมให้แน่น หรือหากไม่แน่ใจควรใช้เข็มขัดโลหะช่วย      11.4 วัดความต้านทานระหว่างลวดและเหล็กเสริม โดยค่าความต้านทานควรน้อยกว่า 1 โอห์ม เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้สะดวก (ในบางครั้งอาจจะต้องใช้กระดาษทรายขัดผิวเหล็กเสริมบริเวณที่จะวัดความต้านทานออกเล็กน้อย)