صدأ حديد التسليح أسبابه وتأثيره علي المنشأت وطرق الحماية منه

 

صدأ حديد التسليح أسبابه وتأثيره علي المنشأت وطرق الحماية منه

تهتم الدول الغربية في طرق حماية المنشات ومعالجتها  من صدأ حديد التسليح نظرا لكون هذه المشكلة اقتصادية بالمقام الأول .

  ففي الولايات المتحدة الأمريكية حصرت تكلفة الصدأ السنوية في العقد السابق بحوالي 150 مليون دولار نتيجة لمشاكل الصدأ علي المباني والجسور والتي تحدث في أمريكا وأوربا نتيجة إذابة الجليد باستخدام الملح .

وفي المملكة المتحدة تقدر تكلفة إصلاح الجسور نتيجة للصدأ في حديد التسليح بحوالي 616 مليون جنيه إسترليني وهذا بإنجلترا وويلز فقط ( 1989م ) وهي فقط 10 % من إجمالي الجسور في المملكة المتحدة .

أما في المنطقة العربية وخاصة دول الخليج فإن المشكلة اعمق و أوسع نتيجة لنقص عمر المنشاة بسبب الصدأ والتكاليف العالية جدا لإعادة العمران ,بالإضافة لتميز دول الخليج بارتفاع درجة الحرارة ونسبة الأملاح العالية ومشاكل المياه الجوفية وتأثيرها , كل هذه العوامل زادت من مشاكل حدوث صدأ الحديد في المنطقة   بدرجة كبيره جدا الامر الذي يؤدي الى تهديد تلاقتصاد للبلدان واستنزاف مبالغ طائلة في عملية أصلاح الاضرار الناتجة عن الصدا لحماية الابنية والمنشأت العامة والخاصة.

أن صدأ حديد التسليح هو أكثر مشاكل المنشات انتشارا في الوطن العربي ويرجع معظم التصدع في المنشات الخرسانية ونقص عمرها الافتراضي لصدأ الحديد. وتعتبر الخرسانة المسلحة من المواد التي تتحمل مع الزمن وتعيش طويلا ويفضلها المصممون عن كثير من المنشات الاخرى ولا يقلل من عمرها الا صدأ الحديد .وقد يكون الصدأ بسيطا ويظهر في صورة تنميل خفيف,شقوق رفيعة عند قضبان التسليح أو يقع صدأ وقد يزيد فيؤدي الى تساقط الخرسانة المكونة للغطاء الخرساني وقد يصل الصدأ الى انهيار الجزء الخرساني بأكمله .

 

وخطورة صدأ الحديد انه يبدأ ويستمر لمدة طويلة بدون ظهور أعراض وذلك لان التهور الذي يصاحب الصدأ بطيء وقد يستمر سنين طويلة وخطورته ايضا طالما بدأ فانه سيستمر حتى لو ازيل مصدر الرطوبة ما لم يزال الحديد المصدىء والخرسانة المعيبة وتستبدل بخرسانة سليمة. واي أجراء يتبع لاصلاح الوضع المتدهور لخرسانة أصابها الصدأ يعتمد على الفهم السليم لاسباب حدوث الصدأ ووسائل السيطرة عليه ومنعه من الاستمرار. والحقيقة ان الرطوبة والاوكسجين هي وقود عملية الصدأ الذي يبدأ حينما تفقد الحماية التي توفرها الخرسانة لحديد التسليح نتيجة اسباب عديدة مثل زيادة نسبة املاح الكلوريدات بالخلطة أو التحول الكاربوني للخرسانة الخارجية أو حدوث شقوق نتيجة أسباب أخرى غير الصدأ مما يسهل وصول الرطوبة الى حديد التسليح ويبدأ الصدأ.

أسباب حدوث الصدأ:

يتكون الصدأ بوجه عام نتيجة تعرض الحديد للهواء والماء , والخرسانة بطبيعتها مادة مسامية تحوي رطوبة ولذلك من الطبيعي  حدوث صدأ للحديد بداخلها !!!
 لكن ليس بالضرورة حدوث الصدأ للحديد في الخرسانة لان الخرسانة مادة قلوية  وهي معاكسة للأحماض وبالتالي فإن الخرسانة تقوم بحماية الحديد من الصدأ بتكون طبقة قلوية كثيفة تمنع حدوث الصدأ ( طبقة حماية سلبية ).
ويحدث الصدأ نتيجة تكسير طبقة الحماية السلبية وظهور الصدأ علي سطح حديد التسليح , يبدأ صدأ حديد التسليح في التكون من نقرة صغيره (  Pit Formation ) في الحديد ثم تزداد هذه النقر ويحدث اتحاد بينها مما يكون الصدأ العام .

وعندما يقل الغطاء الخرساني عن حد معين يصبح حديد التسليح معرضا للعوامل الجوية ويمكن ان يبدأ الصدأ في وجود الرطوبة والاوكسجين. وحتى مع وجود غطاء خرساني كافي فأن الصدأ ممكن أن يبدةأ عندما تقل قاعدية الخرسانة المحيطة بالحديد الى الحد الذي ينخفض فيه الاس الهايدروجيني الى 10 أو أقل ففي هذه الحالة تصبح الطبقة الحامية السلبية غير متزنة وتنكسر مما يجعل التيار الكهربائي يسري في الحديد ومن ثم يبدأ الصدأ. وفقدان القاعدية يحدث نتيجة لعامل أو أكثر من العوامل التالية :

·        التحول الكاربوني للخرسانة في الغطاء الخرساني  ( Carbonation)

·        أبخرة ومحاليل حامضية يتعرض لها المنشأ الخرساني

·        تغلغل الكلوريدات في الخرسانة من المياه المحيطة أو وجودها في الخلطة الخرسانية أصلا

·        وجود شقوق سطحية لاسباب أخرى غير الصدأ لعمق يصل الى قضبان التسليح وخاصة اذا كانت الشقوق موازية للحديد .

    

وهناك أسباب أخرى لتكون الصدأ  وهي البكتيريا . وهي بالغالب موجودة بالتربة وتقوم بتحويل الأملاح والأحماض إلي حامض الكبريتيك الذي يهاجم الحديد ويسبب عملية الصدأ .
معدل الصدأ يرتبط بعوامل كثيرة منها  الرطوبة ودرجة الحرارة كعوامل رئيسيه ومؤثرة بدرجة كبيره جدا في معدلات الصدأ ولذلك يجب التحكم في تلك العوامل  ليصبح معدل الصدأ قليل بحيث لا يسبب مشكلة كبيرة علي المنشأت والابنية ..!!

ويتم تفادي صدأ حديد التسليح في الخرسانة بالتقيد بمواصفات التصميم والتنفيذ وبإتباع الكودات المختلفة الخاصة بتصميم القطاعات الخرسانية والتي تعمل علي تقليل احتمالات حدوث الصدأ  في حديد التسليح .

ومن العوامل المهمة في حماية المباني الخرسانية  من صدأ حديد التسليح طريقة استخدام الخرسانة وتحديد محتوي الإسمنت والاهتمام بالمعالجات الخرسانية أثناء التنفيذ .

وهناك طرق مختلفة  لحماية حديد التسليح من الصدأ من أهمها :

1. موانع الصدأ
    وهي نوعين يعتمد النوع الأول علي حماية الطبقة السلبية حول حديد التسليح ويعتمد النوع الآخر على منع      توغل الأوكسجين داخل الخرسانة .
2. استخدام الحديد المغلون Galvanized Bar 
   ويعتبر الحديد المغلون ذو كفاءه مناسبة خصوصا للمباني التي تتعرض للكربنه .
3. طلاء حديد التسليح بالايبوكسي
   هذه الطريقة أعطت نتائج إيجابية وخاصة لحديد التسليح المعرض لمياه البحر
4.حديد ستنلس ستيل Stainless Steel     
    نظرا لارتفاع تكاليف هذا النوع من الحديد فإن استخدامه يتم في نطاق محدود
5.حماية أسطح الخرسانة  من النفاذ يه 
  وذلك إما باستخدام مادة سائله يتم رشها أو طلاؤها أو ألواح وطبقات من المطاط أو البلاستيك ( membrane )

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي