الخرسانة مادة متعددة الاستخدامات في البناء. تُستخدم هذه المادة الشائعة في الحوائط والأرضيات والأساسات والأرصفة والدرجات والشرفات والأسقف والعديد من مكونات البناء الأخرى المشابهة. تتطلب الخرسانة تسليحاً كي تؤدي وظيفتها الإنشائية بشكل صحيح. تحتوي معظم الهياكل الخرسانية على حديد التسليح الفولاذي. قد يؤدي تآكل حديد التسليح المدمج في الخرسانة إلى تشظّي الخرسانة. قد يؤدي تشظّي الخرسانة إذا لم يتم تشخيصه أو معالجته إلى حالات خطيرة. هناك فائدة من فهم الأسباب الأساسية التي تؤدي إلى تشظّي الخرسانة وغيرها من أشكال فشل المواد؛ وبمجرد تحديد هذه الأسباب وفهمها، هناك طرق وقائية لإصلاح الخرسانة وتركيب أنظمة حماية لإطالة العمر الافتراضي.
لماذا يحدث تشقق الخرسانة؟
عندما يتآكل الصلب، يتمدد تراكم الصدأ داخل الخرسانة المدمجة. يخلق هذا التمدد للصلب ضغوطًا في الخرسانة، مما قد يؤدي في النهاية إلى حدوث تشققات وتشققات في الخرسانة المحيطة بحديد التسليح (انظر الشكل 1 أدناه).
الشكل 1: يؤدي تمدد الفولاذ المتآكل إلى حدوث إجهادات شد في الخرسانة مما قد يتسبب في تشقق الخرسانة.
الواجهات الخرسانية والسطوح الخرسانية
هناك العديد من العوامل التي تساهم في تشظّي الخرسانة - وهي كثيرة جداً لا يمكن ذكرها في هذا المقال القصير. وفي سياق حاويات المباني، تشمل بعض الأسباب الشائعة ما يلي:
- غطاء غير كافٍ: الغطاء هو المسافة بين السطح المكشوف للخرسانة إلى السطح الخارجي لحديد التسليح. وعادةً ما تكون هناك حاجة إلى أغطية أعمق في البيئات المحملة بالملح. تساهم كلوريدات الملح (في البيئات الساحلية) والماء (المطر) في تآكل الفولاذ وتشقق الخرسانة.
- ضعف العزل المائي: الخرسانة مسامية بطبيعتها. يسمح العزل المائي المعيب أو الغائب على الأسطح الأفقية والرأسية بامتصاص الماء داخل الخرسانة وتتفاعل الرطوبة عادةً مع حديد التسليح المدمج؛ وعندما يتآكل الحديد، يتمدد ويزيح الخرسانة مما يسبب التشققات والتشققات.
ما هي بعض العلامات الدالة على تآكل حديد التسليح وتشقق الخرسانة؟
- التشقق: قد تتسبب القوى التوسعية لحديد التسليح الفولاذي المتآكل في حدوث تشققات في الخرسانة. الشقوق التي ترتفع قليلاً عن السطح هي مؤشرات جيدة على تآكل الفولاذ.
- التصفيح: اعتمادًا على اتجاه التسليح الفولاذي، قد يتسبب أيضًا تآكل التسليح الفولاذي في تآكل الصفيحة. قد يشير التموج أو التفاوت على سطح مستوٍ إلى تآكل الصلب الكامن (انظر الشكل 2 أدناه).
- تلطيخ الصدأ: قد تتسرب نواتج الصدأ البني من الشقوق وتصبغ سطح الخرسانة. وهذه علامة جيدة تدل على وجود تآكل كامن في الخرسانة (انظر الشكل 3 أدناه).
الشكل 2: تصفيح على حاجب خرساني (يسار). كشف كسر الخرسانة المطلية عن وجود حديد تسليح فولاذي متآكل تحتها (على اليمين).
الشكل 3: تلطيخ نموذجي للصدأ على السطح الخرساني لسطح موقف السيارات.
لماذا هذه مشكلة؟
في حين أن المشكلة قد تبدو في البداية مشكلة جمالية أو تجميلية، إلا أن النظام الخرساني يبدأ في عملية تدهور، مما يؤدي إلى فشل المواد وفقدان السلامة الهيكلية. تقاوم حديد التسليح قوى الشد في الخرسانة، وتقاوم مساحة المقطع العرضي لكل قضيب تسليح الحمل. عندما يبدأ الفولاذ في التآكل، تقل مساحة المقطع العرضي الفعال للقضيب. اعتمادًا على مستوى تآكل الفولاذ، قد تتأثر السلامة الهيكلية للهيكل. من الأفضل الحصول على رأي مهندس محترف لتقييم ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، جقد تنفصل الأجزاء الخرسانية المكسوة والمغطاة بالصفائح الخرسانية في نهاية المطاف عن الهيكل، مما يؤدي إلى سقوط الحطام. تمثل الخرسانة المتشققة مصدر قلق أكبر على الأسطح العلوية والرأسية - خاصةً إذا كانت هذه الأسطح تقع مباشرةً فوق مناطق المشاة.
ما الذي يمكنك فعله لمنع ذلك أو علاجه؟
- الطلاءات الخارجية وأنظمة العزل المائي: يمكن أن توفر مختلف أنواع الطلاءات السطحية والأغشية العازلة للماء مثل اللدائن والأكريليك والأليفاتية والـ PMMAs وغيرها حواجز وقائية مجدية لمنع تسرب المياه التي من شأنها أن تؤثر على حديد التسليح، فضلاً عن إطالة عمر الهيكل الخرساني.
- الحماية الكاثودية: الحماية الكاثودية هي تقنية تستخدم للتحكم في تآكل المعدن. وبعبارات بسيطة، يتم توصيل "معدن مضحٍ" يسهل تآكله بالتسليح الفولاذي، بحيث يتآكل المعدن المضحٍ بدلاً من التسليح الفولاذي للهيكل. يقوم المتخصصون المؤهلون بتصميم أنظمة الحماية الكاثودية على أفضل وجه.
- الإصلاحات الخرسانية: تهدف إصلاحات الخرسانة إلى كشف حديد التسليح الفولاذي المتآكل تحتها. إذا لم يكن مدى التآكل شديداً، يمكن استخدام منتجات تخفيف التآكل بعد إزالة جميع الصدأ السطح وصولاً إلى الفولاذ السليم والنظيف. قد تتم معالجة الفولاذ بطلاءات غنية بالزنك أو الإيبوكسي أو غيرها من أنظمة الحماية المماثلة العاملة. بعد معالجة الفولاذ، عادةً ما يتم استخدام ملاط الإصلاح الخرساني لترقيع موقع الإصلاح لملء واستبدال الجزء المتدهور.
- استبدال الخرسانة: في بعض الأحيان، يكون التآكل الفولاذي في الهيكل الخرساني شديدًا للغاية بحيث لا يمكن معالجته، حيث قد يكون مدى الاستبدال الجزئي والإصلاحات في المكان قريبًا من تكلفة الاستبدال الكامل. من الشائع أن تكلفة الإصلاح الشامل قد تتجاوز تكلفة الاستبدال الكامل. في هذه الحالة، قد يكون الاستبدال الكامل خياراً أكثر جدوى.
كما قد يكون تشظّي الخرسانة مؤشراً على وجود مشكلة أكثر خطورة ومكلفة، اعتماداً على وقت اكتشاف هذه الظروف. هناك العديد من العوامل التي تساهم في تشظّي الخرسانة - وأكثرها شيوعًا في غلاف المبنى، والتي يمكن أن تعزى إلى عدم كفاية الحماية من العوامل الجوية. من أجل حماية الخرسانة المكشوفة في هيكل المبنى من تسرب المياه، فإن المتخصصين المؤهلين في مجال غلاف المبنى هم الأنسب لتقييم الظروف وتحديد أفضل الممارسات الصناعية للإصلاحات اللازمة وتنفيذ برنامج تخفيف الرطوبة.