تويت
كيفية حماية حديد التسليح من الصدأ
يشكل الصدأ أحد أكبر المشاكل التي تواجه حديد التسليح الذي يسبب تآكله وتخفيض مقاومته وإضعاف خواصه الفيزيائيّة، الأمر الذي ينتج عنه نتائج وخيمة ومدمّرة في بعض الأحيان التي قد تؤدي إلى انهدام المنشآت، ومع هذه المشاكل الكبيرة، تُعتبر حماية حديد التسليح من الصدأ تحديًا حقيقيًا للمهندسين في مواقع البناء.
ما هو الصدأ
يعرف معظمنا بأن الصدأ عبارة عن قشرة ذات لونٍ بني مائل إلى الأحمر يظهر على سطح المعادن المختلفة، ولكن من وجهة العلم فهذا التعريف ليس إلا عبارة عن مصطلح شائع متداول بين الناس للتعبير عن أكسدة الحديد والتآكل الذي يصيبه، في حين أنّ الصدأ من الناحية الكيميائيّة هو مركب أوكسيد الحديد الثلاثي ذو الصيغة Fe2O3.
يحدث تفاعل الأكسدة عند تعرّض الحديد لكل من الأوكسجين O2 والماء H2O لفترة طويلة وكافية لحدوث التفاعلات، وفي الحقيقة للصدأ أنواع مختلفة مثل التآكل وحدوث التجاويف أو الصدأ عن طريق تلامس معدن سليم مع آخر صدأ بالإضافة إلى صدأ الشقوق الذي يحدث في الأماكن الضيقة، ولكن قد يكون بعضها أكثر شيوعًا من البعض الآخر.
يمكن أن تساهم التغيرات في درجات الحرارة ومعدلات الرطوبة في زيادة حدوث الصدأ، كما أنّ للموقع الجغرافي تأثيرًا كبيرًا على حدوث الصدأ إذ يزداد حدوثه في الأماكن القريبة من البحر بسبب البيئة المالحة الذي يزيد من سرعة تفاعلات الأكسدة.
صدأ حديد التسليح في الخرسانة
يُعتبر تآكل حديد التسليح المسبب الرئيسيّ لتلف العناصر الخرسانيّة المسلحة، فعند إصابة الحديد بالصدأ يزداد حجم قضبان التسليح وينتج عن هذا التمدد والزيادة في الحجم حدوث إجهادات شد إضافيّة في الخرسانة التي بدورها تؤدّي إلى تشقّق الخرسانة وتخريبها.
في الحقيقة، يتآكل ويصدأ حديد التسليح لأنه ليس فلزًا طبيعيًّا بل مكون من مزيج من الحديد والكربون وغيره من العناصر الأخرى لتشكيل الفولاذ بصورته النهائيّة، وحال الفولاذ كغيره من المعادن - باستثناء الذهب والبلاتين - غير مستقر من الناحية الديناميكيّة الحراريّة في ظل الظروف الجوية العادية، ولحدوث الصدأ يجب توفّر الظروف التالية:
كيف يحدث الصدأ في الخرسانة
يتوضّع حديد التسليح ضمن الخرسانة التي تلعب دور المحلول الإلكتروليتيّ وتتوفّر نقاط الاتصال المعدنيّة عن طريق أسلاك الربط أو الكراسيّ المعدنيّة أو من خلال حديد التسليح نفسه، وبذلك تتوفّر جميع الشروط المذكورة سابقًا ويحدث التآكل الذي يُعبّر عن عملية كهروكيميائيّة تتضمن انتقال الإلكترونات والأيونات ضمن المعدن والوسط المحيط به، حيث تفقد ذرات الحديد الإلكترونات وتتحوّل إلى أيونات الحديد وتتحرك نحو الخرسانة، ويُعرف هذا التفاعل باسم تفاعل الأكسدة الذي يحدث عند الأنود:
تتحد الإلكترونات مع الماء والأوكسجين في الخرسانة ويُطلق عليه تفاعل الاختزال الذي يحدث عند الكاثود:
وبسبب التنافر الكهربائيّ تتجه أيونات الحديد لتتفاعل مع الهيدروكسيد مشكلة بذلك صدأ الحديد:
حماية حديد التسليح من الصدأ
تخزين حديد التسليح بشكل صحيح قبل استخدامه في البناء من الأمور الهامة التي تحمي الحديد من الصدأ وتحافظ على سلامته، وفيما يلي بعض النصائح التي تساعدك في حماية الحديد من الصدأ:
معالجة حديد التسليح من الصدأ قبل الصب
إذا كانت أسياخ الحديد صدئة فهي غير قابلة للاستخدام ضمن المنشأ ولكن توجد العديد من الطرق المتبعة في حماية ومعالجة حديد التسليح من الصدأ قبل صب الخرسانة، وبالطبع ذلك يعتمد على درجة الصدأ والتآكل في الحديد، وفيما يلي أبرز هذه الطرق:
يشكل الصدأ أحد أكبر المشاكل التي تواجه حديد التسليح الذي يسبب تآكله وتخفيض مقاومته وإضعاف خواصه الفيزيائيّة، الأمر الذي ينتج عنه نتائج وخيمة ومدمّرة في بعض الأحيان التي قد تؤدي إلى انهدام المنشآت، ومع هذه المشاكل الكبيرة، تُعتبر حماية حديد التسليح من الصدأ تحديًا حقيقيًا للمهندسين في مواقع البناء.
ما هو الصدأ
يعرف معظمنا بأن الصدأ عبارة عن قشرة ذات لونٍ بني مائل إلى الأحمر يظهر على سطح المعادن المختلفة، ولكن من وجهة العلم فهذا التعريف ليس إلا عبارة عن مصطلح شائع متداول بين الناس للتعبير عن أكسدة الحديد والتآكل الذي يصيبه، في حين أنّ الصدأ من الناحية الكيميائيّة هو مركب أوكسيد الحديد الثلاثي ذو الصيغة Fe2O3.
يمكن أن تساهم التغيرات في درجات الحرارة ومعدلات الرطوبة في زيادة حدوث الصدأ، كما أنّ للموقع الجغرافي تأثيرًا كبيرًا على حدوث الصدأ إذ يزداد حدوثه في الأماكن القريبة من البحر بسبب البيئة المالحة الذي يزيد من سرعة تفاعلات الأكسدة.
صدأ حديد التسليح في الخرسانة
يُعتبر تآكل حديد التسليح المسبب الرئيسيّ لتلف العناصر الخرسانيّة المسلحة، فعند إصابة الحديد بالصدأ يزداد حجم قضبان التسليح وينتج عن هذا التمدد والزيادة في الحجم حدوث إجهادات شد إضافيّة في الخرسانة التي بدورها تؤدّي إلى تشقّق الخرسانة وتخريبها.
- معدنان على الأقل لهما مستويات طاقيّة مختلفة.
- محلول إلكتروليتيّ (محلول ناقل للتيار الكهربائيّ).
- نقطة اتصال معدنيّة.
كيف يحدث الصدأ في الخرسانة
يتوضّع حديد التسليح ضمن الخرسانة التي تلعب دور المحلول الإلكتروليتيّ وتتوفّر نقاط الاتصال المعدنيّة عن طريق أسلاك الربط أو الكراسيّ المعدنيّة أو من خلال حديد التسليح نفسه، وبذلك تتوفّر جميع الشروط المذكورة سابقًا ويحدث التآكل الذي يُعبّر عن عملية كهروكيميائيّة تتضمن انتقال الإلكترونات والأيونات ضمن المعدن والوسط المحيط به، حيث تفقد ذرات الحديد الإلكترونات وتتحوّل إلى أيونات الحديد وتتحرك نحو الخرسانة، ويُعرف هذا التفاعل باسم تفاعل الأكسدة الذي يحدث عند الأنود:
تتحد الإلكترونات مع الماء والأوكسجين في الخرسانة ويُطلق عليه تفاعل الاختزال الذي يحدث عند الكاثود:
وبسبب التنافر الكهربائيّ تتجه أيونات الحديد لتتفاعل مع الهيدروكسيد مشكلة بذلك صدأ الحديد:
حماية حديد التسليح من الصدأ
تخزين حديد التسليح بشكل صحيح قبل استخدامه في البناء من الأمور الهامة التي تحمي الحديد من الصدأ وتحافظ على سلامته، وفيما يلي بعض النصائح التي تساعدك في حماية الحديد من الصدأ:
- ضع حديد التسليح فوق منصة خشبيّة مرتفعة عن الأرض؛ لأن الأرض يمكن أن تنقل الرطوبة وتؤدي إلى الصدأ.
- غطي أسياخ الحديد بغطاء من القماش على سبيل المثال لحمايته من التعرض للعوامل الجويّة والتماس المباشر مع المواد الأخرى.
- في حال استخدام أنواع الحديد المغلفنة (التي تكون مطلية بطبقة من الزنك) تجنّب ملامستها مع الأنواع الأخرى العادية أو ملامستها للخشب لأن ذلك سيعرض سطحها المطلي للتلف.
- في حال استخدام الحديد المقاوم للصدأ؛ تجنب ملامسته لأنواع الحديد الأخرى أو أي معدن موجود ضمن مكان التخزين.
- الإضافات التقليديّة للخلطة الخرسانيّة يمكن أن تمنع حدوث الصدأ حيث يمكن إضافة طبقة حماية كاثوديّة لها أو مثبطات لتفاعلات التآكل كما يمكن أيضًا طلاء الحديد بطبقة من طلاء مقاوم للصدأ.
- استخدام خرسانة ذات معامل نفاذ منخفض لمنع دخول الماء إلى الحديد، بالإضافة إلى اختيار سماكة الغطاء الخرساني الصحيحة وفق الكود المتبع في عملية التصميم.
معالجة حديد التسليح من الصدأ قبل الصب
إذا كانت أسياخ الحديد صدئة فهي غير قابلة للاستخدام ضمن المنشأ ولكن توجد العديد من الطرق المتبعة في حماية ومعالجة حديد التسليح من الصدأ قبل صب الخرسانة، وبالطبع ذلك يعتمد على درجة الصدأ والتآكل في الحديد، وفيما يلي أبرز هذه الطرق:
- الفرشاة المعدنيّة: يمكن إزالة الصدأ الذي لايزال في مرحلة مبكرة يدويًا باستخدام فرشاة معدنيّة، وهي عمليّة مجهدة نوعًا ما وتحتاج إلى الكثير من الوقت.
- مضخة مياه ذات ضغط عالٍ: يمكن معالجة وحماية حديد التسليح من الصدأ عندما يكون الصدأ في بدايته من خلال غسله بمضخة مياه ذات ضغط عالٍ، ويجب التأكد من تنظيف سطح الحديد بشكل كامل وتحتاج هذه العمليّة إلى الإشراف الدقيق.
- استخدام المواد الكيميائيّة: توجد العديد من المركبات الكيميائيّة التي لها القدرة على تفكيك الصدأ وإزالته، تكمن هذه الطريقة بوضع طبقة من المركب الكيميائيّ على كامل سطح قضيب الحديد وتركه لبعض الوقت، وبعدها يجب تنظيف السطح بالطريقة المناسبة بحسب المنتج المستخدم.
- العصف بالرمل: يُعتبر الحل المثالي لتنظيف أسطح القضبان الفولاذيّة الصدئة والمتآكلة، من خلال استخدام مضخة رمل توجه إلى الحديد بشكل مباشر.