หลายท่านคงจะจำกันได้เกี่ยวกับข่าวการถล่มของคอนโด 12 ชั้นที่ไมอามี่ สหรัฐอเมริกา ถล่มลงมามีผู้สูญหายนับร้อยคน
แม้ตัวอาคารที่ถล่มลงมา จะออกแบบไว้จะมีความแข็งแรงสูงเป็นอาคารที่สามารถต้านทานต่อลมพายุเฮอริเคนได้
1 ใน ข้อสัณนิษฐานเบื้องต้น
เป็นไปได้ว่าคอนโดอาจได้รับความเสียหายเนื่องจากการกัดกร่อน (Corrosion) ของโครงสร้างเหล็กที่อยู่ในคอนกรึต
ก่อนการถล่มของอาคาร พบการแตกร้าวของคอนกรีตและการเกิดสนิมในเหล็กของโครงสร้างอาคาร
แต่ไม่มีการซ่อมแซมและแก้ไข
นอกจากนี้ยังพบ การทรุดตัวของอาคารจนทำให้คอนกรีตบริเวณสระว่ายน้ำเกิดรอยแตกร้าวและน้ำเกิดการรั่ว
อีก 1 ปัจจัยที่เป็นไปได้ คือ การต่อเติมอาคารโดยไม่ได้รับอนุญาตและมีการนำโครงสร้างของอาคารบางส่วนออกไป
ซึ่งต้องทำการพิสูน์ต่อไป
เหล็กที่อยู่ในคอนกรีตเป็นตัวแปรสำคัญตัวหนึ่งที่กำหนดอายุของโครงสร้างอาคาร
และเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นเพราะ
คอนกรีตแม้จะสามารถรับแรงอัด (Compression) ได้ดี
แต่มีความสามารถรับแรงดึง (Tension) แรงดัด (Bending) และแรงเฉือน (Shear) ต่ำ
เราจึงจำเป็นต้องเสริมเหล็กลงในโครงสร้างคอนกรีตเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับดึง แรงดัด หรือ แรงเฉือนได้มากขึ้น
หากเราสามารถป้องกันไม่ให้เหล็กที่ถูกเสริมลงไปในโครงสร้างคอนกรีตนั้นไม่เกิดการกัดกร่อนได้อย่างรวดเร็ว
เราก็สามารถยืดอายุบ้านของหรือโครงสร้างคอนกรีตได้
เพราะหากเหล็กถูกกัดกร่อน ความสามารถในการรับแรงดึง แรงดัด หรือแรงเฉือน จะลดลง
และการขยายตัวของสนิมเหล็กเนื่องจากปริมาตรที่เพิ่มขึ้น จากการลดลงของความหนาแน่น ก็จะทำให้โครงสร้างคอนกรีตเกิดการแตกหักได้
ปกติแล้ว
เหล็กที่อยู่ในคอนกรีตจะเกิดการกัดกร่อนที่ต่ำมาก เนื่องจากมีในคอนกรีตจะมีสภาวะเป็นด่างสูง (pH มากกว่า 12) ในสภาวะนั้นเหล็กจะเกิดฟิล์มพาสซีฟ (Passive Film) ชนิด Fe
3O
4 / Fe
2O
3 ที่ช่วยป้องกันการกัดกร่อน
************************************************************************************************************************************************
ฟิล์มพาสซีฟ เป็นฟิล์มออกไซด์บาง ๆ ที่เกิดขึ้นและยึดแน่นติดกับผิวหน้าโลหะ และปกป้องไม่ให้เนื้อโลหะข้างในสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอก
************************************************************************************************************************************************
ในเคสของอาคารที่ไมอามี อาคารส่วนที่ถล่มลงมาจะพบว่าอยู่หน้าชายหายและปะทะกับลมทะเลโดยตรง
คลอไรด์อิออนที่อยู่ในอากาศ (Airborne Chloride) จะเข้าปะทะกับตัวอาคารโดยตรง
และซึมผ่านชั้นคอนกรีต
คลอไรด์อิออนที่ซึมผ่านเข่าชั้นคอนกรึตและสัมผัสกับเหล็ก จะทำลายชั้นฟิล์มพาสซีฟ และทำให้ pH ที่อยู่ในคอนกรีตลดต่ำลง
และทำให้การขยายตัวของสนิมเหล็กต่อไป
Fe ----> Fe2
++2e
-
Fe
2+ + 4Cl
- ----> (FeCl4)
-2 +2e
-
(FeCl4)
-2 +2H
2O ----> Fe(OH) +2H
+ +4Cl
-
เหตุการณ์นี้เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ชี้ให้เห็นว่าในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก
การป้องกันการกัดกร่อนก็เป็นอีกเรื่องที่เราควรเห็นถึงความสำคัญและไม่ควรมองข้าม
#เหล็กไม่เอาถ่าน
Ref.
1.
https://www.facebook.com/FA.FACT/posts/2650293481860228
2. Talakokula Visalakshi etc., Carbonation Corrosion Assessment in Reinforcement of Normal and Flyash Concrete Using Piezo Sensors, International Conference on Corrosion, CORCON 2013.
3.
https://www.intechopen.com/.../corrosion-inhibitors-for...
4.
https://www.galvanizing.ie/reinforced-concrete-1
5. Zaki Ahmad, in Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control, 2006.
6. "
https://youtu.be/YznpsFUQVSU"
7.
https://youtu.be/6OjgtL_0ZtE
สายลม คลอไรด์ และ คอนกรีต
แม้ตัวอาคารที่ถล่มลงมา จะออกแบบไว้จะมีความแข็งแรงสูงเป็นอาคารที่สามารถต้านทานต่อลมพายุเฮอริเคนได้
1 ใน ข้อสัณนิษฐานเบื้องต้น
เป็นไปได้ว่าคอนโดอาจได้รับความเสียหายเนื่องจากการกัดกร่อน (Corrosion) ของโครงสร้างเหล็กที่อยู่ในคอนกรึต
ก่อนการถล่มของอาคาร พบการแตกร้าวของคอนกรีตและการเกิดสนิมในเหล็กของโครงสร้างอาคาร
แต่ไม่มีการซ่อมแซมและแก้ไข
นอกจากนี้ยังพบ การทรุดตัวของอาคารจนทำให้คอนกรีตบริเวณสระว่ายน้ำเกิดรอยแตกร้าวและน้ำเกิดการรั่ว
อีก 1 ปัจจัยที่เป็นไปได้ คือ การต่อเติมอาคารโดยไม่ได้รับอนุญาตและมีการนำโครงสร้างของอาคารบางส่วนออกไป
ซึ่งต้องทำการพิสูน์ต่อไป
เหล็กที่อยู่ในคอนกรีตเป็นตัวแปรสำคัญตัวหนึ่งที่กำหนดอายุของโครงสร้างอาคาร
และเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นเพราะ
คอนกรีตแม้จะสามารถรับแรงอัด (Compression) ได้ดี
แต่มีความสามารถรับแรงดึง (Tension) แรงดัด (Bending) และแรงเฉือน (Shear) ต่ำ
เราจึงจำเป็นต้องเสริมเหล็กลงในโครงสร้างคอนกรีตเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับดึง แรงดัด หรือ แรงเฉือนได้มากขึ้น
หากเราสามารถป้องกันไม่ให้เหล็กที่ถูกเสริมลงไปในโครงสร้างคอนกรีตนั้นไม่เกิดการกัดกร่อนได้อย่างรวดเร็ว
เราก็สามารถยืดอายุบ้านของหรือโครงสร้างคอนกรีตได้
เพราะหากเหล็กถูกกัดกร่อน ความสามารถในการรับแรงดึง แรงดัด หรือแรงเฉือน จะลดลง
และการขยายตัวของสนิมเหล็กเนื่องจากปริมาตรที่เพิ่มขึ้น จากการลดลงของความหนาแน่น ก็จะทำให้โครงสร้างคอนกรีตเกิดการแตกหักได้
ปกติแล้ว
เหล็กที่อยู่ในคอนกรีตจะเกิดการกัดกร่อนที่ต่ำมาก เนื่องจากมีในคอนกรีตจะมีสภาวะเป็นด่างสูง (pH มากกว่า 12) ในสภาวะนั้นเหล็กจะเกิดฟิล์มพาสซีฟ (Passive Film) ชนิด Fe3O4 / Fe2O3 ที่ช่วยป้องกันการกัดกร่อน
************************************************************************************************************************************************
ฟิล์มพาสซีฟ เป็นฟิล์มออกไซด์บาง ๆ ที่เกิดขึ้นและยึดแน่นติดกับผิวหน้าโลหะ และปกป้องไม่ให้เนื้อโลหะข้างในสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอก
************************************************************************************************************************************************
ในเคสของอาคารที่ไมอามี อาคารส่วนที่ถล่มลงมาจะพบว่าอยู่หน้าชายหายและปะทะกับลมทะเลโดยตรง
คลอไรด์อิออนที่อยู่ในอากาศ (Airborne Chloride) จะเข้าปะทะกับตัวอาคารโดยตรง
และซึมผ่านชั้นคอนกรีต
คลอไรด์อิออนที่ซึมผ่านเข่าชั้นคอนกรึตและสัมผัสกับเหล็ก จะทำลายชั้นฟิล์มพาสซีฟ และทำให้ pH ที่อยู่ในคอนกรีตลดต่ำลง
และทำให้การขยายตัวของสนิมเหล็กต่อไป
Fe ----> Fe2++2e-
Fe2+ + 4Cl- ----> (FeCl4)-2 +2e-
(FeCl4)-2 +2H2O ----> Fe(OH) +2H+ +4Cl-
เหตุการณ์นี้เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ชี้ให้เห็นว่าในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก
การป้องกันการกัดกร่อนก็เป็นอีกเรื่องที่เราควรเห็นถึงความสำคัญและไม่ควรมองข้าม
#เหล็กไม่เอาถ่าน
Ref.
1. https://www.facebook.com/FA.FACT/posts/2650293481860228
2. Talakokula Visalakshi etc., Carbonation Corrosion Assessment in Reinforcement of Normal and Flyash Concrete Using Piezo Sensors, International Conference on Corrosion, CORCON 2013.
3. https://www.intechopen.com/.../corrosion-inhibitors-for...
4. https://www.galvanizing.ie/reinforced-concrete-1
5. Zaki Ahmad, in Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control, 2006.
6. "https://youtu.be/YznpsFUQVSU"
7. https://youtu.be/6OjgtL_0ZtE