قبل أن نتحدث عن صدأ أو تآكل حديد التسليح، دعونا نحصل على تعريف بسيط عن هيكل الخرسانة المسلحة.
الهيكل الخرساني المسلح هو هيكل إنشائي يتكون بعد صب الخرسانة في القالب (الغالق) بعد وضع حديد التسليح في هذه القوالب. يزيد حديد التسليح المدمج مع الخرسانة من مقاومة الشد، أي مقاومة الانحناء للإطار الخرساني.
السؤال المهم الآن،
ما هو تآكل أو صدأ حديد التسليح؟
تآكل الصلب أو التسليح هو عملية تحلل لحديد التسليح بسبب تفاعل كيميائي أو كهروكيميائي داخل الخرسانة يحدث بسبب التأثيرات الداخلية أو البيئية.
في هذه الحالة، يتأكسد التسليح، أي الحديد، إلى أكسيد الحديد FeO أو Fe2O3 لتشكيل طبقة من الصدأ حول الأسياخ مما يتسبب في انتفاش أو تمدد السيخ، مما يؤدي في النهاية إلى حدوث تشققات أو شروخ في الخرسانة.
التآكل مثل السرطان، إذا لم تتم معالجته في الوقت المناسب، يمكن أن يسبب مشكلة خطيرة. لذلك تحتاج إلى اتخاذ جميع التدابير الوقائية في البداية وأيضا بمجرد ظهوره، تحتاج إلى اتخاذ إجراءات علاجية فورية.
يزداد حجم الصلب أو سيخ الحديد عندما يصدأ ويؤدي ذلك إلى تولد إجهاد داخلي في الخرسانة. يتسبب الإجهاد الداخلي في حدوث تشققات/شروخ ثم يتسبب لاحقًا في تساقط الخرسانة وإزاحة غطاء التسليح من الخرسانة. يؤدي تآكل التسليح إلى إتلاف الهيكل بشكل خطير، وفي نهاية المطاف إذا لم يتم إصلاحه في مرحلة مبكرة، فقد يؤدي بالهيكل إلى ضرر خطير بما في ذلك الانهيار الجزئي أو الكلي لهذا الهيكل.
عملية التآكل أو الصدأ قد تكون غير مرئية طوال الوقت. لذلك، يجب معرفة مخاطر تآكل حديد التسليح على الهيكل الخرساني وتجنبها قد الإمكان في البداية.
ما الذي يسبب تآكل/صدأ حديد التسليح في الخرسانة؟
خلال فترة الخدمة أو الاستخدام، يتآكل التسليح داخل الخرسانة لأسباب عديدة. الأسباب الرئيسية هي وجود الرطوبة وعدم وجود غطاء خرساني مناسب حول أسياخ التسليح. هناك أسباب أخرى تؤدي أيضًا إلى تآكل حديد التسليح في الخرسانة وهي، عملية الكربنة والتحليل الكهربائي والتفاعل القلوي الكلي في الخرسانة.
تتآكل وتصدأ أسياخ التسليح أيضًا بسبب استخدام كلوريد الكالسيوم (CaCl2) كمسرع، ووجود الرطوبة في داخل وخارج الخرسانة، ووجود مواد كيميائية مثل الكبريتات القابلة للذوبان في الماء. في بعض الأحيان، تتسبب الشوائب مثل المركبات غير العضوية والكبريتات والكلوريدات الموجودة في مياه الخلطة الخرسانية أو مياه المعالجة أيضًا في حدوث تآكل في الخرسانة والتسليح.
اقرأ: إصلاح وترميم الخرسانة التالفة بسبب التآكل وصدأ حديد التسليح
ما هي أسباب تآكل أو صدأ التسليح في الخرسانة؟
فيما يلي العوامل التي تسبب تآكل الفولاذ في الهيكل الخرساني:
١- تأثير الرطوبة:
تخترق الرطوبة مسام الخرسانة وتعمل مثل الإلكتروليت وتتفاعل مع الأسمنت والحديد والذي يتسبب في تآكل قضبان التسليح.
ومن ثم فإن الخرسانة عالية النفاذية غير مناسبة في منطقة تكون فيها الرطوبة عالية في الغلاف الجوي.
٢- تأثير التسرب:
إذا كانت الخرسانة شديدة النفاذية، يؤدي التسرب أو التسريب من الحمامات ومواسير السباكة والشرفات والجدران الرطبة والأقبية (البدرومات) وما إلى ذلك إلى تآكل وصدأ قضبان التسليح داخل الخرسانة.
يعتبر تسرب المياه هو السبب الرئيسي للظهور المبكر للتآكل وتدهور الخرسانة لأنه يعمل كإلكتروليت. إذا تم ترك مصدر تسرب المياه أو الرطوبة دون معالجة، فقد يتسبب ذلك في حدوث أضرار هيكلية. ومن ثم، عند إصلاح الهيكل التالف بسبب هذا التآكل، من المهم أيضًا أن تتخذ إجراء أولي وهو وقف تسرب المياه أو علاج سبب التسرب.
٣- عدم كفاية الغطاء الخرساني:
إذا كان الغطاء الخرساني غير مناسب وغير كافي حول أسياخ التسليح، فإن الخرسانة ستتآكل قريبًا بسبب دخول الرطوبة. لا يتسبب الغطاء الخرساني غير المناسب في دخول واختراق الرطوبة فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تسريع عملية الكربنة وكذلك دخول الكلوريدات، وما إلى ذلك.
يُنصح بتوفير غطاء خرساني على النحو الموصى به في كود البناء لكل عضو خرساني.
٤- الكربنة:
يؤدي ترطيب الأسمنت (إضافة الماء للأسمنت) إلى تصلب الخرسانة، وفي نفس الوقت يتم تحرير هيدروكسيد الكالسيوم، مما يؤدي إلى تكون طبقة واقية حول حديد التسليح. ولكن، بمرور الوقت، يتفاعل الهيدروكسيد الحر في الخرسانة مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويشكل كربونات الكالسيوم مما يؤدي إلى تكون شروخ. يُعرف التفاعل باسم الكربنة.
إن قلوية الخرسانة هي التي تحمي الحديد من التآكل أو الصدأ. بمجرد زوال هذه القلوية، لا يوجد المزيد من الحماية. الكربنة تقلل من القلوية وتكسر الطبقة الواقية للتسليح. ومن ثم ينتج عن هذه الكربنة تآكل حديد التسليح إذا كانت الخرسانة بها فراغات أكبر، أي أن الخرسانة المنفذة ستجذب المزيد من الرطوبة من الغلاف الجوي وتزيد الكربنة.
٥- الشوائب والمركبات في مياه الخلط:
تكون هناك بعض الشوائب والمركبات الكيميائية والعضوية في الماء في وقت خلط الخرسانة أو عند معالجة الخرسانة. حسب توصيات بعض أكواد البناء، إذا كان إجمالي المركبات العضوية أكثر من ٣٠٠٠ مجم / لتر ، أو تزيد الكبريتات عن ٥٠٠ مجم / لتر، أو تزيد الكلوريدات عن ١٠٠٠ مجم / لتر ، فإن ذلك سيؤدي إلى تآكل التسليح في الخرسانة.
٦- دخول مياه البحر إلى مسام الخرسانة:
مياه البحر والتي تحتوي على نسبة عالية من الكلوريدات. إذا كانت الخرسانة المسامية قابلة للاختراق، فإن مياه البحر على شكل رطوبة أو رذاذ سوف تدخل إلى الخرسانة من المسام السطحية. تحتوي مياه البحر على نسبة عالية من الكلوريد الذي يتفاعل مع الخرسانة ويقلل من قلوية الخرسانة. وبالتالي فإن الرطوبة الخارجية في المناطق الساحلية تؤدي أيضًا إلى تآكل التسليح.
٧- وجود مواد كيميائية مثل الكبريتات القابلة للذوبان:
إذا حدث تفاعل بين الكبريتات الذائبة في مياه الجوفية أو مياه التربة أو الطوب الطيني مع ألومينات ثلاثي الكالسيوم في الخرسانة الأسمنتية في وجود الرطوبة، فإن هذا التفاعل الكيميائي ينتج عنه تمدد الخرسانة وكذلك تآكل التسليح. يُعرف أيضًا باسم هجوم الكبريتات وهو أيضًا سبب تآكل الفولاذ في الهيكل الخرساني.
٨- كلوريد الكالسيوم (CaCl2) كمُسرّع:
يقلل كلوريد الكالسيوم من المقاومة الكهربائية للخرسانة ويعزز العملية الكهروكيميائية. يزيد كلوريد الكالسيوم أيضًا من تشققات الانكماش في الخرسانة. ومن ثم فإن استخدام كلوريد الكالسيوم كمسرع في الخرسانة يؤدي إلى تآكل التسليح، ويجب تجنبه للأداء الممتاز للهيكل.
٩- التحليل الكهربائي:
عندما لا يتم تأريض النظام الكهربائي بشكل صحيح للجهد العالي أو التيار المتسرب والأحمال الوهمية، فإن تسرب التيار المباشر الذي يمر عبر مقطع الخرسانة أو حديد التسليح يمكن أن يسبب التآكل.
١٠- التفاعل القلوي الكلي:
القلويات مثل أكسيد الصوديوم (Na2O) وأكسيد البوتاسيوم (K2O) موجودة في الأسمنت والتي تتفاعل مع المكونات السليكونية للركام وتسبب تشقق الخرسانة. ومن ثم، فإن خفض القلوية يزيد فرص تآكل الفولاذ في وجود الرطوبة.
كيفية الوقاية من صدأ / تآكل حديد التسليح؟
اتباع ممارسات البناء السليمة عن طريق:
- اتباع توصيات كود بناء المنطقة.
- استخدام مواد بناء جيدة (طوب، خرسانة، مياه، إلخ).
- توفير غطاء خرساني جيد حول أسياخ التسليح.
- تركيب العازل المائي المناسب.
- استخدام أسياخ التسليح المقاومة للتآكل والصدأ.
- إسناد عملية البناء لذوي الخبرة والكفاءة.
خاتمة
إذا كنت لا تعرف الأسباب الدقيقة المسببة لتآكل حديد التسليح في الخرسانة، فأنت ستكون غير قادر على إصلاح الخرسانة المتضررة بسبب هذا التآكل. ومن ثم اكتشف أولاً الأسباب الدقيقة المسببة للتآكل، ثم قم بتحديد الطريقة المناسبة لإصلاح الخرسانة. اختر مواد الإصلاح المناسبة وأخيراً تطبيق الطرق المناسبة لإصلاح الخرسانة.