الحماية من التآكل في حديد التسليح المجلفن
عنصر حاسم في أي مشروع بناء هو الخرسانة المسلحة. تشمل أمثلة الهياكل الخرسانية المسلحة جسور الطرق السريعة ، ومواقف السيارات ، والمنازل ، ومباني المكاتب ، والممرات المائية.
لا يتطلب تقويته الفولاذية في كثير من الأحيان أي حماية خارجية من التآكل لمنع التآكل. تخلق البيئة الخرسانية القلوية للغاية طلاء أكسيد رقيق “يخمد” أو يحمي سطح الفولاذ من المزيد من التآكل.
ومع ذلك ، هناك أوقات لا يعمل فيها التخميل على الإطلاق أو لا يعمل على الإطلاق. قد يحدث هذا عندما:
الخرسانة بها انشقاقات ، جيوب رملية ، شقوق ، أو غطاء غير كافٍ ، البيئة أصبحت أقل قلوية (كربنة). تم ثقب الخرسانة بالكلوريدات (بيئة بحرية ، طرق معدة لفصل الشتاء).
تحدث هذه الظروف بشكل متكرر في المناطق النائية للمبنى. أدت زيادة التمليح والشوائب الجوية إلى زيادة عيوب الخرسانة المسلحة. اليوم ، أصبحت العيوب في الهياكل الخرسانية المختلفة أكثر انتشارًا مما كان يعتقد سابقًا.
بمجرد أن يبدأ تآكل التسليح ، سيكون الإصلاح صعبًا ومكلفًا للغاية. في العديد من التطبيقات الملموسة ، أصبح من المهم أكثر فأكثر حماية التعزيز من التآكل.
يُعرف تسليح الفولاذ المطلي بالزنك باسم حديد التسليح المجلفن. عندما يتم وضع حديد التسليح في الخرسانة ، فإنه يتعرض للعناصر المسببة للتآكل ، لكن طلاء الزنك يحميه من هذه المواد.
يوفر الزنك أيضًا مقياسًا للحماية الكاثودية ، حيث يتآكل بشكل تفضيلي عند ملامسته للفولاذ المكشوف ، بالإضافة إلى توفير حماية الحاجز (على سبيل المثال ، سيتم حماية الفراغ الموجود على سطح حديد التسليح المجلفن بواسطة الزنك المحيط.) هي مادة طلاء مفيدة لمقاومة التآكل لأنها تتمتع أيضًا بخصائص تآكل مفيدة أخرى عند دمجها في الخرسانة.
تم توضيح إمكانات الجلفنة بالغمس الساخن لحماية حديد التسليح على نطاق واسع من خلال دراسات الحالة من العديد من الدول. من أجل منع الانقسام ، الذي يتطلب إصلاحات مكلفة ، كثيرا ما يستخدم التعزيز المجلفن بالغمس الساخن في المباني النحيلة.
من المهم أيضًا أن تضع في اعتبارك أن الشظايا الخرسانية التي يمكن أن تسقط من سطح مكسور يمكن أن تلحق ضررًا خطيرًا بالناس ، لا سيما في المناطق الحضرية.
من المعروف أن المصممين يحثون على أن يكون عنصر البناء الفولاذي الذي سيتم تضمينه في الخرسانة خاليًا من الزنك.
هذا الطلب غير ضروري تمامًا ، وغالبًا ما يكون جلفنة البناء بأكمله أكثر تكلفة من الحفاظ على جزء واحد من الطلاء بالزنك أثناء العملية.
عادةً ما يكون التصاق السطح المجلفن بالغمس الساخن بالخرسانة شديد الإحكام لدرجة أن مطرقة ثقيلة مطلوبة لفصلها عن بعضها ، مما يطمئن المصممين.
من أجل منع التآكل ، تم استخدام الزنك كقطب موجب على أجسام السفن ، وإنشاءات الموانئ ، والصهاريج ، وغيرها من الهياكل المماثلة.
لقد أثبت الجلفنة بالغمس الساخن أنه الأكثر موثوقية وملاءمة من الناحية الفنية للطلاء المعدني الموجود الآن في السوق.
لسنوات عديدة ، تم جلفنة حديد التسليح الخرساني بالغمس الساخن في جميع أنحاء العالم. أثبتت معالجة السطح هذه أنها خيار يمكن الاعتماد عليه حتى في الظروف الصعبة للغاية.
كشفت الأبحاث المتعمقة عن النتائج التالية ، على سبيل المثال في أستراليا وفي RISE KIMAB (معهد أبحاث التآكل والمعادن) في السويد:
فقط الساعات القليلة الأولى التي تلي صب الخرسانة هي عرضة للتدهور المتسارع. ثم يتم تخميل الطلاء. يكون فقدان الزنك ضئيلاً ، حيث يتراوح من 2 إلى 5 أمتار.
عند قطع أو تلحيم أو إتلاف التسليح ميكانيكيًا ، يوفر الزنك حماية كاثودية على الأسطح الفولاذية المكشوفة.
يتشبث حديد التسليح والخرسانة ببعضهما البعض بشكل جيد.
تشظي الخرسانة لا يحدث.
لم يعد الصدأ يشكل تهديدًا لاحتمال تغير لون الواجهة.
يمكن استخدام الخرسانة المسلحة في المواقف الأكثر عدائية عن طريق الجلفنة.
تختلف جودة الخرسانة أقل.
الأغطية الخرسانية التي تكون أرق ممكنة.
تعتبر النفقات الإضافية للجلفنة غير ذات أهمية عند النظر في التكلفة والآثار الأخرى لأضرار الصدأ الناتجة عن البناء. يكاد يكون مشابهًا لقسط التأمين المطلوب دفعه مرة واحدة فقط.
أداء حديد التسليح المجلفن في الخرسانة
المكونات الرئيسية للخرسانة المخلوطة حديثًا هي الركام ومسحوق الأسمنت والماء. تتحد الأخيرتان لتكوين عجينة الأسمنت ، والتي تتصلب بسرعة من خلال عملية تعرف باسم “الترطيب”.
تأتي قدرة الخرسانة على تحمل الوزن والمتانة من قدرة عجينة الأسمنت على ربط الركام في قالب صلب أثناء تجفيفه وتصلبه.
عند “ترطيب” الخرسانة بالمطر أو التكثيف أو الضباب ، يمكن للغازات المحيطة والملوثات والماء أن تدخل من خلال المسام الشعرية و “الهلامية” التي خلفها استهلاك الماء المخلوط في تفاعل تصلب الترطيب.
اعتمادًا على مسحوق الأسمنت المعين المستخدم ، يصبح الماء المحتفظ به داخل مسام مصفوفة الخرسانة مشبعًا بالعناصر الكيميائية للأسمنت ويخلق محلولًا قلويًا للغاية مع درجة حموضة اسمية تبلغ حوالي 12.5.
ومع ذلك ، تسمح دورات الترطيب والتجفيف للغازات الجوية مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت بالذوبان في ماء المسام ، وتبدأ حموضتها في المحلول في خفض درجة حموضة ماء المسام.
عادة ، يتم تخميل حديد التسليح العاري في الرقم الهيدروجيني الأولي للمياه المحتواة في الخرسانة المصلدة حديثًا. نشير إلى هذه العملية باسم الكربنة.
عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني حول حديد التسليح المكشوف إلى أقل من حوالي 11.5 ، فإنه يفقد “التخميل” أو السكون ، ويبدأ صدأ الفولاذ.
نتيجة لنواتج التآكل التي تنتج عن هذا التوسع في الحجم داخل مصفوفة الخرسانة الصلبة المتضيقة ، يتم وضع ضغوط كبيرة على الخرسانة المجاورة.
يتم أيضًا إذابة أيونات الكلوريد من المناطق المحيطة بالهيكل في ماء المسام ، وبمجرد أن تتغلغل إلى سطح الفولاذ ، فإنها تعمل أيضًا على تدمير تخميل الفولاذ العاري المضمن.
يحدث هذا بالإضافة إلى خفض الرقم الهيدروجيني لمياه مساحة المسام إلى ما دون الحد المطلوب لتخميل الفولاذ العاري المضمن.
تلعب البيئة ودورات الترطيب والمسامية وتكوين الخرسانة وطول وصعوبة التنقل في مسار الالتفاف إلى سطح القضيب دورًا في المدة التي يستغرقها مزيج مكونات الغلاف الجوي الحمضية والكلوريدات للتخلل إلى الجزء المدمج سطح صلب.
هذا العنصر الأخير له صلة ما بـ “عمق الغطاء” للشريط المضمن.
لكي تعمل الإنشاءات الخرسانية المسلحة باستمرار ، يجب أن يكون هناك رابط قوي بين حديد التسليح والخرسانة.
من الأهمية بمكان التأكد من أن الطلاءات الواقية الموضوعة على الفولاذ لا تضعف الرابط بين الفولاذ والطبقة الواقية. كانت هناك تحقيقات في ربط قضبان الفولاذ الأسود والمجلفن بخرسانة أسمنت بورتلاند. تشير نتائج هذه الدراسات إلى:
يؤثر العمر والمناخ على مدى تطور الرابطة بين الفولاذ والخرسانة.
اعتمادًا على تفاعل الزنك / الأسمنت ، قد يكون الوقت اللازم لتوليد قوة الترابط الكاملة بين الفولاذ والخرسانة أطول في بعض الأحيان للقضبان المجلفنة مقارنة بالأسود.
كل من القضبان المجلفنة والأسود المشوهة لها نفس قوة الترابط المطورة بالكامل.
ميزات تقنية
قوة الغلة والشد والليونة
لتجنب الفشل الهش للخرسانة المسلحة ، تعتبر ليونة وقوة حديد التسليح أمرًا بالغ الأهمية.
أظهرت الدراسات حول تأثير الجلفنة على الخواص الميكانيكية لقضبان التسليح الفولاذية أنه طالما تم إيلاء الاعتبار المناسب لاختيار الفولاذ وتقنيات التصنيع وطرق الجلفنة ، فإن الجلفنة بالغمس الساخن لها تأثير ضئيل أو معدوم على الشد ، والمحصول ، والقوة النهائية ، والاستطالة النهائية ، ومتطلبات الانحناء من حديد التسليح.
كما تم إجراء تحقيقات حول كيفية تأثير عملية الجلفنة على ليونة مراسي وإدراج القضبان الفولاذية التي خضعت لعمليات تصنيع مختلفة. تكشف النتائج بشكل لا لبس فيه أن ليونة الفولاذ لا تتأثر بالاختيار الصحيح للصلب وتقنيات الجلفنة.
قوة التعب
يوضح برنامج تجريبي شامل يدرس مقاومة إجهاد حديد التسليح المجلفن أن الجلفنة يحسن أداء حديد التسليح المشوه الذي تعرض لبيئة قاسية قبل الاختبار تحت تحميل التوتر الدوري.
