คลอไรด์เป็นสาเหตุการกัดกร่อนที่รุนแรงที่สุดของเหล็กเสริมในคอนกรีต และเป็นปัญหาประจำของอาคารริมทะเล ท่าเรือ สะพานข้ามน้ำเค็ม โรงงานเคมี และโรงงานอาหารทะเล การวัดปริมาณคลอไรด์จึงเป็นงานตรวจสอบโครงสร้าง (NDE) ที่ควรทำก่อนตัดสินใจซ่อม เพราะถ้าคลอไรด์สะสมทั่วหน้าตัด การซ่อมเฉพาะจุดจะไม่ได้ผล
คลอไรด์ทำให้เหล็กเป็นสนิมได้อย่างไร?
คลอไรด์ทำลายฟิล์มป้องกันที่ผิวเหล็กเป็นจุด ๆ จนเกิดการกัดกร่อนแบบหลุม (Pitting) เหล็กเสริมในคอนกรีตที่ยังเป็นด่างจะมีฟิล์มบางเคลือบผิวไว้ เมื่อไอออนคลอไรด์แทรกซึมถึงผิวเหล็กในปริมาณมากพอ ฟิล์มนี้จะแตกเฉพาะจุด และจุดนั้นจะถูกกัดลึกเร็วกว่าการกัดกร่อนแบบทั่วผิว
คลอไรด์อันตรายกว่าคาร์บอเนชันตรงที่กัดกร่อนเหล็กได้แม้คอนกรีตยังเป็นด่างอยู่ และการกัดกร่อนแบบหลุมอาจทำให้หน้าตัดเหล็กหายไปมากโดยที่ผิวคอนกรีตยังดูปกติ กว่าจะเห็นคอนกรีตกะเทาะร่อน ความเสียหายก็มักลุกลามไปแล้ว
แหล่งของคลอไรด์มี 2 ทาง คือคลอไรด์ที่ผสมมากับส่วนผสมตั้งแต่แรก เช่น ทรายที่ล้างไม่สะอาดหรือน้ำที่ปนเปื้อน กับคลอไรด์ที่แทรกซึมเข้ามาภายหลังจากไอเกลือ น้ำทะเล น้ำใต้ดินเค็ม หรือสารเคมีในกระบวนการผลิต
คลอไรด์ที่วัดได้ที่ผิวคอนกรีตมักสูงมาก แต่ค่าที่ใช้ตัดสินความเสี่ยงคือค่าที่ระดับความลึกของเหล็กเสริม การเก็บตัวอย่างจึงต้องแบ่งเป็นช่วงความลึก ไม่ใช่เก็บที่ผิวจุดเดียว
ทดสอบคลอไรด์มีกี่แบบ?
งานประเมินอาคารใช้ 2 มาตรฐานหลัก คือ ASTM C1152 และ ASTM C1218 ซึ่งวัดคลอไรด์คนละส่วนกัน
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| วิธี | วัดอะไร | ใช้เมื่อไหร่ |
|---|---|---|
| ASTM C1152 Acid-Soluble | คลอไรด์ทั้งหมดในตัวอย่าง ทั้งส่วนที่เคลื่อนที่ได้และส่วนที่ถูกตรึงไว้ในเนื้อซีเมนต์ | ประเมินปริมาณคลอไรด์รวม และติดตามการแทรกซึมตามความลึก |
| ASTM C1218 Water-Soluble | เฉพาะคลอไรด์ที่ละลายน้ำ ซึ่งใกล้เคียงส่วนที่เคลื่อนที่ได้และมีผลต่อการกัดกร่อน | เทียบกับเกณฑ์ ACI 318-19 ซึ่งอ้างอิงคลอไรด์ที่ละลายน้ำ |
ค่าจาก ASTM C1218 จะต่ำกว่าค่าจาก ASTM C1152 ในตัวอย่างเดียวกันเสมอ เพราะวัดคนละส่วน การเทียบผลกับเกณฑ์ใดจึงต้องดูก่อนว่าเกณฑ์นั้นอ้างอิงวิธีไหน
ในห้องปฏิบัติการ ผงตัวอย่างจะถูกบดให้ละเอียด สกัดคลอไรด์ออกด้วยกรดไนตริกเจือจาง (C1152) หรือน้ำ (C1218) กรอง แล้วไทเทรตด้วยสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตเพื่อหาปริมาณคลอไรด์ ผลที่ได้เป็นร้อยละโดยน้ำหนักของตัวอย่างคอนกรีต ถ้าจะเทียบกับเกณฑ์ที่กำหนดเป็นร้อยละโดยน้ำหนักปูนซีเมนต์หรือวัสดุประสาน ต้องแปลงหน่วยก่อนโดยใช้ปริมาณปูนซีเมนต์ในส่วนผสม
อีกมาตรฐานที่พบในงานสะพานและงานทางคือ AASHTO T 260 ซึ่งครอบคลุมทั้งการเก็บตัวอย่างและการวิเคราะห์ ส่วน ASTM C1556 ใช้หาสัมประสิทธิ์การแพร่ของคลอไรด์สำหรับประเมินอายุการใช้งานในระยะยาว
ค่าคลอไรด์เท่าไหร่ถึงอันตราย?
ไม่มีตัวเลขเดียวที่ใช้ได้ทุกกรณี คอนกรีตใหม่ใช้เกณฑ์ ACI 318-19 ส่วนอาคารที่ใช้งานแล้วอ้างระดับเริ่มกัดกร่อนตาม ACI 222R สำหรับคอนกรีตใหม่ ACI 318-19 ตาราง 19.3.2.1 กำหนดปริมาณคลอไรด์ที่ละลายน้ำสูงสุด คิดเป็นร้อยละโดยน้ำหนักของวัสดุประสาน (cementitious material) ดังนี้
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| ประเภทคอนกรีต (Exposure Class) | คลอไรด์สูงสุด (ละลายน้ำ) |
|---|---|
| คอนกรีตอัดแรง | 0.06% |
| คอนกรีตเสริมเหล็กที่สัมผัสคลอไรด์ในการใช้งาน (C2) | 0.15% |
| คอนกรีตเสริมเหล็กที่สัมผัสความชื้นแต่ไม่มีแหล่งคลอไรด์ภายนอก (C1) | 0.30% |
| คอนกรีตเสริมเหล็กที่แห้งหรือได้รับการป้องกันความชื้น (C0) | 1.00% |
สำหรับอาคารที่ใช้งานมาแล้ว มักอ้างอิงระดับที่การกัดกร่อนเริ่มเกิดขึ้น ซึ่งเอกสารแนวทาง ACI 222R ระบุไว้ในระดับราว 0.20% ของคลอไรด์ที่ละลายกรด (acid-soluble ตาม ASTM C1152) โดยน้ำหนักปูนซีเมนต์ (สำหรับคอนกรีตอัดแรงใช้ 0.08%) ต้องระบุวิธีทดสอบกำกับทุกครั้ง เพราะเกณฑ์ acid-soluble กับ water-soluble นำมาเทียบกันตรง ๆ ไม่ได้
ค่านี้ไม่ใช่เส้นตายตัว เพราะขึ้นกับความชื้น ค่า pH ของคอนกรีต ชนิดซีเมนต์ และการเข้าถึงของออกซิเจน การแปลผลจึงต้องดูร่วมกับความลึกคาร์บอเนชัน ระยะหุ้มเหล็ก และผล Half-Cell Potential
เกณฑ์ ACI 318-19 เป็นข้อกำหนดสำหรับคอนกรีตใหม่ตอนก่อสร้าง ไม่ใช่เกณฑ์ตัดสินว่าอาคารเก่าต้องรื้อหรือซ่อม การนำเกณฑ์คอนกรีตใหม่ไปตัดสินอาคารที่ใช้งานแล้วโดยตรงเป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อย
ในบริบทไทย การประเมินอาคารที่ใช้งานแล้วอ้างอิง มยผ. 1902-62 มาตรฐานการตรวจสอบและประเมินกำลังของโครงสร้างอาคารเก่าและอาคารที่เสียหาย ของกรมโยธาธิการและผังเมือง ซึ่งมีหัวข้อการกัดกร่อนของเหล็กเสริมจากคลอไรด์ไว้โดยเฉพาะ (ข้อ 4.2.3.3 และ 5.3.3) ใช้เป็นกรอบการตรวจสอบ ส่วนงานซ่อมอ้างอิง มยผ. 1901-51 มาตรฐานปฏิบัติในการซ่อมแซมคอนกรีต
เก็บตัวอย่างอย่างไรให้ผลเชื่อถือได้?
ผลจะเชื่อถือได้เมื่อเก็บผงคอนกรีตแยกเป็นช่วงความลึก จากทั้งจุดที่เสียหายและจุดที่ยังปกติ แนวปฏิบัติที่ใช้กันมี 5 ข้อ
- เจาะเก็บผงคอนกรีตเป็นช่วงความลึก เช่น 0–25, 25–50 และ 50–75 มม. เพื่อสร้างกราฟการกระจายตามความลึก
- เลือกจุดเก็บให้ครอบคลุมทั้งบริเวณที่เสียหายและบริเวณที่ยังดูปกติ เพื่อเทียบกันได้
- หลีกเลี่ยงการเจาะโดนเหล็กเสริม โดยสแกนหาตำแหน่งเหล็กด้วยเครื่องวัดระยะหุ้มเหล็กก่อน
- เก็บผงในภาชนะปิดสนิท ระบุตำแหน่งและช่วงความลึกให้ชัด เพื่อไม่ให้สลับตัวอย่าง
- บันทึกสภาพแวดล้อมของจุดนั้น เช่น ระยะห่างจากทะเล ทิศทางลม จุดน้ำขังหรือน้ำรั่ว
อีกทางเลือกคือเจาะแท่งตัวอย่างคอนกรีตตาม ASTM C42 แล้วตัดเป็นชั้นในห้องปฏิบัติการ ซึ่งควบคุมความลึกได้แม่นกว่าการเจาะเก็บผงหน้างาน แต่กระทบโครงสร้างมากกว่าและใช้เวลานานกว่า
Chloride Content Test ต่างจาก RCPT อย่างไร?
สองวิธีนี้ตอบคนละคำถาม Chloride Content Test บอกว่า “ตอนนี้มีคลอไรด์อยู่เท่าไหร่” ส่วน Rapid Chloride Permeability Test (RCPT) ตาม ASTM C1202 บอกว่า “คอนกรีตนี้ยอมให้คลอไรด์ผ่านได้ง่ายแค่ไหน” โดยวัดประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวอย่างเป็นตัวบ่งชี้
งานประเมินอาคารเก่าที่ต้องการรู้ว่าเหล็กเสี่ยงกัดกร่อนแล้วหรือยัง ต้องใช้ Chloride Content Test ส่วน RCPT เหมาะกับการตรวจรับคุณภาพคอนกรีตใหม่หรือเปรียบเทียบส่วนผสม
อาคารแบบไหนควรตรวจคลอไรด์?
ควรตรวจเมื่อโครงสร้างสัมผัสไอเกลือ น้ำเค็ม หรือสารเคมีที่มีคลอไรด์ หรือเมื่อพบสนิมโดยยังไม่ทราบสาเหตุ กลุ่มที่พบบ่อยมี 5 กลุ่ม
- อาคาร คอนโด และรีสอร์ตในระยะที่ได้รับไอเกลือจากทะเล
- ท่าเรือ เขื่อนกันคลื่น สะพาน และโครงสร้างที่สัมผัสน้ำเค็มหรือน้ำกร่อยโดยตรง
- โรงงานเคมี โรงงานอาหารทะเล และห้องเย็นที่ใช้น้ำเกลือ
- โครงสร้างที่พบคราบสนิมหรือคอนกรีตกะเทาะร่อนโดยยังไม่ทราบสาเหตุ
- อาคารที่จะซ่อมใหญ่หรือเปลี่ยนการใช้งาน และต้องประเมินอายุที่เหลือ
ในโครงสร้างที่คลอไรด์กระจายทั่วหน้าตัด การซ่อมเฉพาะจุดอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนที่ขอบรอยซ่อมตามมา ผลการทดสอบจึงมีผลโดยตรงต่อการเลือกวิธีซ่อม ตั้งแต่การซ่อมเฉพาะจุด การเคลือบผิวป้องกัน ไปจนถึงระบบป้องกันการกัดกร่อนเชิงไฟฟ้าเคมี ซึ่งต้องให้วิศวกรผู้รับผิดชอบเป็นผู้กำหนด
ตั้งแต่วางแผนจุดเก็บตัวอย่าง เก็บตัวอย่างหน้างาน วิเคราะห์ตาม ASTM C1152 / C1218 จนถึงออกรายงานรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน และข้อสรุปเชิงวิศวกรรมที่นำไปใช้วางแผนซ่อมต่อได้
ค่าบริการทดสอบคลอไรด์เท่าไหร่?
ค่าบริการขึ้นกับจำนวนจุดเก็บตัวอย่าง จำนวนช่วงความลึกต่อจุด วิธีทดสอบที่เลือก และการเข้าถึงหน้างาน ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชม. ราคานี้ยังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน