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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

الماء في الخلطات الخرسانية

بسم الله الرحمن الرحيم

الماء في الخلطات الخرسانية والمعالجة

للماء أهمية كبيرة في عملية أنتاج الخرسانة ومونه الاسمنت المختلفة وأكثر العاملين في هذا المجال يتناسوا هذه الأهمية ويهملوا الجانب الفني الذي يخص وجود الماء في الخلطة وكذلك في استخدامه كمعالجة للخرسانة .

أن الماء يغطي سطح الركام الناعم والخشن ضمن عجينة الاسمنت ومن خلال تفاعل كيمياوي يسمى  الاماهة    hydration)) فأن هذه العجينة تتصلب وتكتسب قوة لتشكل كتلة كالصخر تسمى الخرسانة وعادة فأن الماء يشكل نسبة 10 إلى 15% من حجم الخرسانة . ويبدأ تفاعل الاسمنت البورتلاندي بداخل الخرسانة مع أول وجود الماء في الخلطة وبالتالي فأن الاسمنت والماء يشكلان العجينة الإسمنتية التي تغطي كل جزء من الرمل والركام الخشن بداخل الخرسانة .

وتعتمد خواص الخرسانة على جودة ونوعية العجينة الإسمنتية وقوة العجينة الإسمنتية في المقابل تعتمد على نسبة الماء إلى الاسمنت في العجينة . حيث أن الخرسانة ذات الجودة العالية يجب أن تحتوي على أقل نسبة من الماء إلى الاسمنت  w/c  بحيث لا يؤثر ذلك على قابلية التشغيل الخاصة بالخرسانة الطازجة .

ومن الجدير بالذكر أن نوع الماء المستخدم في الخلطة الخرسانية يجب أن يكون بمواصفات خاصة من المختصين في مجال البناء  لا يعيرون أهمية لنوع الماء المستخدم في الخلطات الخرسانية حيث عادة يكون ماء الشرب هو المناسب للاستخدام في الخرسانة ( لا لون ولا طعم مميز له)   لكن استخدام ماء ملوث أو ماء من قنوات البزل أو الأنهر الراكدة سيؤثر على سرعة التصلب للخرسانة وعلة قوتها أيضا بل قد يؤدي إلى صدأ في حديد التسليح وتغيير دائم في حجم الخرسانة وتقليل متانتها . وتنص المواصفات  على أن يكون الماء خالي من الكلوريدات والكبريتات .

وقد يستخدم الماء أيضا في عملية غسل الركام الخشن قبل أعمال الصب وكذلك في معالجة الخرسانة  Curing  ونظرا للأهمية الكبيرة للماء في الخلطة الخرسانية  أود أن أسلط الضوء على استعمالات الماء  ونوعه ودوره الفعال في إنتاج الخرسانة .

 

وظيفة ماء الخلط :

·        اماهة الاسمنت لكي تستطيع حبيبات الاسمنت الجافة من أتمام التفاعل الكيمياوي  لتكوين عجينة الاسمنت التي تعتبر المادة الفعالة في الخرسانة والمسؤلة عن خاصية التماسك والترابط بين حبيبات الركام بعد مرحلتي التصلب الابتدائي والنهائي .

·        يساعد الماء بشكل مباشر في تغطية الركام بطبقة من الماء تمنعه من امتصاص الماء اللازم لعملية أماهة الاسمنت .

·        يقوم الماء في الخلط بالدور الرئيسي لعملية قابلية التشغيل للخرسانة   Workability  في حالتها الطازجة . ولكن عندما يتبخر الماء المسؤول عن تشغيل الخرسانة يترك فراغات بالخرسانة مؤثرا على خواصها ومتانتها مع الزمن . لذلك يوصي دائما بتقليل ماء الخلط إلى نسبة الماء الصغرى واللازم لتشغيل الخرسانة .

 

أستعمالات الماء في الخرسانة :

 

*

1- خلط الخرسانة

يجب أن يكون الماء المستخدم في خلط الخرسانة نظيفا وخالي من المواد الضارة مثل الزيوت والأحماض والمواد العضوية والأملاح وكذلك من الأطيان وأية مواد تؤثر تأثيرا متلفا على مكونات الخرسانة أو حديد التسليح وكما يجب عند تنفيذ المنشأ  استخدام نفس  الماء المستخدم عند تصميم الخلطة الخرسانية في المختبر ولا يسمح باستخدام ماء البحر على الإطلاق ولا ماء قنوات البزل في جميع أنواع الخرسانة  .

أن كثير من العاملين في مجال الإنشاءات يلجؤن إلى زيادة نسبة الماء في الخرسانة للحصول على قابلية تشغيل تسهل عليهم عملية فرش الخرسانة وصقلها ولا يدركون ما هي نتائج هذه الزيادة وندرج منها ما يلي :

-         حدوث ظاهرة النزف  Bleeding   وما يصاحبها من تواجد وظهور طبقة الاسمنت على سطح الخرسانة .

-         الحصول على خرسانة متصلبة ذات فراغات مسامية .

-         صعوبة صب الخرسانة في الأجواء شديدة البرودة لاحتمال تجمد الماء في الخلطة .

2- غسل الركام

يستخدم الماء الصالح للشرب في عمليات غسل الركام لغرض إزالة المخلفات من الطين والمواد الناعمة والأملاح والمواد العضوية التي تعلق بأسطح حبيبات الركام . وأن استعمال ماء غير صالح للغسل قد يؤدي إلى أضرار تماثل تلك الأضرار التي  تنشأ عند استعمال هذا الماء في الخلط وذلك لأنها تمنع الالتصاق وتقلل التماسك .

 

3- استخدام الماء في معالجة الخرسانة

المعالجة بالماء هي أحدى الطرق التي تساعد الخرسانة في الحصول على المقاومة المطلوبة وكذلك تساعد الخرسانة على مقاومة العوامل الجوية وقد أتضح أن استخدام مواد جيدة وبنسب صحيحة ليس ضمانا   للحصول على خرسانة ذات خواص حسنة أذا ما أهملنا مرحلة المعالجة وهذا ما يحدث في أغلب المشاريع وقد تهمل هذه الفقرة من قبل ذوي الاختصاص وحتى من قبل بعض الكوادر الهندسية حيث لا زالت ثقافة الكادر الفني لحد ألان ليست كاملة بالقدر الكافي  لمعرفة أهمية المعالجة بالماء حسب المواصفات وإن المعالجة بالماء تضيف إلى خواص الخرسانة المقاومة للبري وتحسين مقاومة النفاذية للسوائل والماء المستعمل في الخرسانة يوزع كالتالي يمتص جزء منه حبيبات الركام وجزء لتحسين قابلية التشغيل والجزء الهام هو لإتمام الاماهة للإسمنت.

عليه  فأن الماء المستخدم في المعالجة مهم للمحافظة  على الماء داخل الخرسانة ومنعها من الجفاف .

 

 

 

 

 

 

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي

28-11-2013

 

             

 

 

 

 

 

المفاهيم الاساسية للتقييس (ISO)

المفاهيم الاساسية للتقييس (ISO)

حسب ما وضعته المنظمة الدولية للتقييس " أيزو "  ISO”بأنه ( وضع وتطبيق قواعد لتنظيم يعرف التقييس نشاط معين لصالح جميع الأطراف المعنية وبتعاونها وبصفة خاصة لتحقيق اقتصاد متكامل مع الاعتبار الواجب لظروف الأداء ومقتضيات الأمان ).

ويمكن توضيح هذا التعريف بمزيد من التفصيل ، بأنه يعني الأسلوب أو النظام الذي يحقق وضع المواصفات القياسية ، التي تحدد الخصائص والأبعاد ومعايير الجودة وطرق التشغيل والأداء للمنتجات ، مع تبسيط وتوحيد أنواعها وأجزائها على قدر الإمكان ، اقلالا للتعدد الذي لا داعي له ، وتيسيرا للتبادلية ، في إنتاج الجملة وقطع الغيار وخفضا للتكاليف . كما يشمل التقييس توحيد الطرق والأساليب التي تتبع عند الفحص والاختبار ، للتأكد من مطابقة السلع والمنتجات للمواصفات المعتمدة وكذلك المصطلحات والتعاريف والرموز الفنية وأسس الرسم.

أسس التقييس:

     بني التقييس على أربعة أسس هي :

          ( 4 تاء أو 4 S )

1.         التبسيط                                  Simplification

2.         التنميط                                  Standardization

3.         التوصيف                               Specification

4.         تحقيق الملائمة للاستعمال              Suitability for use.

  وفيما يلي تلخيص ماذا يعني كل من هذه الأسس :

1 – التبسيط :

عرفته المنظمة الدولية للتقييس (I.S.O) بأنه : "اختصار عدد نماذج المنتجات إلى العدد الذي يكفي لمواجهة الاحتياجات السائدة في وقت معين ، وذلك عن طريق اختصار أو استبعاد النماذج الزائدة أو استحداث نموذج جديد ليحل محل نموذجين أو اكثر على ألا يخل ذلك بحاجة المجتمع ورغبات المستهلكين "

ويهدف التبسيط إلى عدم تعدد وتنوع النماذج المختلفة من السلع شائعة الاستعمال ، لما في ذلك من إسراف في التكاليف ، وزيادة في الجهود الإنتاجية ، لذا فهو يؤدي إلى زيادة في حجم الإنتاج وخفض التكاليف ، مع تحسين كبير في الخدمات المتاحة له من حيث توفر السلع والسرعة في استلامها ، وسهولة إصلاحها وصيانتها ، بالإضافة إلى ارتفاع مستوى وخفض رأس المال المستثمر نتيجة لتقليل الآلات والمعدات وقطع الغيار المستخدمة في الإنتاج.

2 – التنميط :

        عرفته المنظمة الدولية (I.S.O) بأنه : "توحيد مواصفتين أو اكثر لجعلها مواصفة واحدة حتى يمكن للمنتجات الناتجة أن تكون قابلة للتبادل عند الاستخدام " .

ولقد أدخل التنميط تطورا هائلا على أساليب الصناعة فاليه يرجع الفضل الأكبر في إمكان الإنتاج على نطاق واسع وهو يؤدي عامة إلى نتائج مماثلة لما يؤدي إليه التبسيط فهو يقلل من مساحة التخزين ، ويزيد من دوران الموجودات بالمخازن ، فيقل بذلك حجم المخزون الراكد كما أن له تأثيرا كبير في تبسيط القيد في السجلات . كذلك فهو يؤدي إلى زيادة الإنتاجية والى تيسير احكم ضبط الجودة وتحقق كل هذا المزايا خفضا كبيرا في تكاليف الإنتاج مع الارتفاع بمستوى جودته .

3 – التوصيف :

        عرفته المنظمة الدولية للتقييس (I.S.O) بأنه : " البيان الموجز لمجموعة المتطلبات التي ينبغي تحقيقها في منتج أو مادة أو عملية ما مع إيضاح الطريقة التي يمكن بواسطتها التحقق من استيفاء هذه المتطلبات كلما كان ذلك ملائما " .

فالتوصيف يعني تحديد خصائص المواد والمنتجات وكذلك الطرق والوسائل الكفيلة لتحقيق توفر هذه الخصائص ، وقد لا يكون هذا التحديد يسيرا فقد يستلزم مثلا الاستعانة بكثير من الرسومات الهندسية أو المنحنيات أو الجداول وقد يحتاج إلى إجراء الكثير من البحوث الصناعية ، ولذلك فان تحقيق مبدأ   الحرية المطلقة يصبح ضروريا لاطلاق الحرية للتطورات التقنية عن طريق عدم   التدخل في طرق التصنيع ما أمكن ، ويتم بدلا من ذلك التركيز على مستوى الأداء للسلعة ، فتحديد الحدود الدنيا لمقاومة الضغط أو الثني في نوع معين من الصلب مثلا أفضل كثير من النص على أسلوب تصنيعه .

وقد أزال هذا المبدأ التناقض الذي يمكن أن يحدث نتيجة التطور التقني  واصطدامه بقيود تفرضها المواصفات وأزال عن التقييس دعوى وقوفه حجر عثر في سبيل التطور أو تقليصه حرية المنتج والمستهلك في اختيار السلعة التي تتلائم مع أغراضه .

4 – تحقيق الملاءمة للاستعمال :

           ويتخلص هذا التحقيق في أن الجودة ليست مطلقة وانما يجب أن ترتبط بظروف الاستخدام . فما هو جيد في مكان معين وتحت ظروف معينة قد يكون غير جيد في أمكنة أخرى أو تحت ظروف مخالفة . فمواصفات الأسمنت الذي يستخدم في الأراضي المالحة يختلف عن ظروف الأسمنت في الأراضي العادية .

ونظرا لضرورة هذا المبدأ فانه يجب الاهتمام بوضع المواصفات الوطنية في كل بلد دون نقل للمواصفات الأجنبية مهما كانت مشهورة .

وهذا الأمر يوضح أن وحدة الظروف – كما هو الحال في دول مجلس التعاون لدول الخليج العربي _ تؤدي إلى وضع مواصفات موحدة بسهولة ويسر .

أهداف التقييس وفوائده :

     أن الأسس الأربعة السابقة والتي يضمنها التقييس لها آثار بعيدة المدى في جميع أنشطة الحياة . فالتقييس ليس غاية في حد ذاته بل انه وسيلة فعالة لتحقيق أهداف ضخمة من أهمها :

1-      خفض التكاليف

      إنه من الطبيعي أن يتحقق خفض في تكاليف الإنتاج نتيجة لخفض الأموال المستثمرة فيما يلي :

-         شراء آلات ومعدات ذات كفاءة عالية .

-           خفض سعر شراء الخامات والمواد نتيجة لشرائها بكميات كبيرة .

-           وفر في النفقات الإدارية نتيجة لتقليل وتبسيط الإجراءات المكتبية .

2-زيادة الكفاية الإنتاجية : 

        إن الاقتصاد على عدد محدد من النماذج والأنواع يؤدي إلى طول فترات تشغيل الآلات أي إلى زيادة في انتاجيتها ، كذلك فإن انخفاض عدد العمليات الصناعية يؤدي إلى زيادة كفاءة العمال والآلات على حد سواء ، بالإضافة إلى أن تحسين ضبط الجودة يؤدي إلى تخفيض نسبة المرفوضات أي زيادة الكفاية الانتاجية .

3-تحسين جودة المنتجات :

        إن تركيز أعمال التصميم والإنتاج على عدد أقل من المواد والأجزاء ، وإزدياد خبرة

العمال قد هيأ للإنتاج مستوى عال من الجودة بالإضافة إلى انه أمكن اقتناء أجهزة اختبار

دقيقة وثمينة ، كان من الصعب شراؤها في حالة صغر حجم الإنتاج نظرا لارتفاع ثمنها وعدم وجود مبرر اقتصادي لذلك . وبالطبع فان استخدام مثل هذه الأجهزة الدقيقة يعمل على أحكام ضبط الجودة ورفع مستواها .

4-الحفاظ على المواد والموارد :

        إنه من الطبيعي أن يحقق التقييس وفرا كبيرا في الخامات والمواد للأسباب التالية :

-    تحسين تصميم المنتجات نتيجة التركيز على إنتاج عدد أقل من الأنواع والأحجام والمقاسات.

-    حسن استغلال المواد مع استخدام المواد البديلة نتيجة للأبحاث اللازمة قبل وضع المواصفات .

5-التبادلية :

     كان نتيجة التبسيط هي انخفاض التنوع في المقاسات والأحجام والنماذج . ولقد فرض هذا الانخفاض مبدأ التبادلية – أي قدرة الصانع على إنتاج عدد كبير من الأجزاء المتماثلة في الحجم والشكل والأداء إلى حد يضمن استبدال جزء منها بجزء آخر له نفس درجة الأداء.

وحيث انه لا يمكن لجزأين أن يتماثلا تماما فمن واجب التقييس أن يحدد التفاوت المقبول مع المحافظة على قابلية التبديل .

6- السلامة :

      يوجد العديد من المقاييس المنتجات التي أعدت خصيصا لحماية حياة الإنسان وصحته ، ومن أمثلتها أحزمة المسافرين في السيارات والملبوسات الواقية في مجال الصناعة ، وأحزمة النجاة لاستعمالها في البحر. 

 

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي

28-11-2013