اقرأ في هذا المقال
ما هي الحماية الكاثودية للمنشآت الخرسانية المسلحة؟
الخرسانة عبارة عن مادة مسامية (بُنية مجهرية)، تمتص الملوثات بسهولة من البيئة المحيطة. كما يتفاعل الماء والأكسجين في وجود الكلوريدات مع الحديد لتكوين منتج تآكل على سطح حديد التسليح. بحيث يؤدي النمو في حجم منتجات التآكل هذه إلى إجهاد شد يؤدي في النهاية إلى تكسير الخرسانة.
في الخرسانة المسلحة، يتم إنشاء قضبان حديد أكسيد سلبي حول حديد التسليح بواسطة الأسمنت البورتلاندي القلوي، والذي يحمي الفولاذ من التآكل. عندما يضعف قضيب الأكسيد هذا أو يتلف عندما تهاجم الأيونات العدوانية (مثل الكلوريدات) الخرسانة حول حديد التسليح ممّا يتسبب في تآكل حديد التسليح.
التآكل هو عملية كهروكيميائية تتكون من مناطق أنودية وَكاثودية على الفولاذ. عندما تكتمل دائرة خلية التآكل بوجود قضبان فولاذية مستمرة تربط مناطق الأنوديك والكاثودية وبالانغماس في نفس الإلكتروليت، بحيث يحدث التآكل في مناطق الانوديك ويستمر التآكل حتى يحدث الفشل في منطقة الانوديك.
الحماية الكاثودية هي طريقة للتحكّم في تآكل الفولاذ في الخرسانة الملوثة التي تعمل بجعل حديد التسليح المضمن كاثوديًا. بحيث عندما يصبح الفولاذ كاثوديًا، تتراكم أيونات الهيدروكسيل حوله ممّا يجعله خاملًا لفترة أطول. ويتم توصيل حديد التسليح كهربائيًا بمعدن آخر يصبح القطب الموجب مع أو بدون استخدام مصدر طاقة خارجي.
يشار إلى أنظمة الحماية الكاثودية التي تعمل في حالة عدم وجود مصدر طاقة خارجي وفي وجود معدن أقل نبلاً (مثل الزنك) للعمل كأنود على أنها أنظمة ضحية سلبية. في حالة الحماية الكاثودية للتيار المسلط، يتم استخدام مصدر طاقة خارجي لإجبار كمية صغيرة من التيار الكهربائي من خلال حديد التسليح لمواجهة تدفق التيار الناتج عن عملية التآكل.
يعمل المعدن، مثل البلاتين، كأنود يتآكل بمعدل بطيء جدًا. ويتم استخدام الحماية الكاثودية لحماية أي نوع تقريبًا من الهياكل الخرسانية المسلحة، بما في ذلك الألواح الأفقية والجدران والأبراج والعوارض والأعمدة والأساسات. ومع ذلك، فإنّ هذه الطريقة لها القيود التالية:
1- الحماية الكاثودية لا تحل محل الفولاذ المتآكل:
- لا يُنصح بأنظمة الحماية الكاثودية بالتيار القسري للاستخدام العام في الهياكل الخرسانية سابقة الإجهاد لأن الهيدروجين المنتج يمكن أن يجعل الفولاذ عالي القوة هشًا في الطبيعة.
- يمكن استخدام أنظمة الذبيحة السلبية للهياكل بعد الشد بعد تحليل التآكل التفصيلي.
- يجب تأكيد الاستمرارية الكهربائية لحديد التسليح والتوصيل الأيوني للخرسانة أثناء تركيب النظام.
يمكن توفير أنظمة الحماية الكاثودية السلبية القربانية باستخدام إحدى الطرق التالية:
- يتم تطبيق أنودات صفائح الزنك، المطلية مسبقًا بمادة لاصقة موصلة هيدروجيل، على سطح الخرسانة، ويسمّى الأنود المتشكل أنود هيدروجيل الزنك ويتم تحسين مظهره من خلال طلاء بدهانات مختلفة.
- يتم رش سبائك الزنك أو الزنك على الخرسانة باستخدام الرش القوسي أو معدات الرش باللهب.
- يتم تضمين الأنودات الجلفانية المضمنة داخل خرسانة الإصلاح المتصلة بحديد التسليح.
- يتم تثبيت الأنودات على طول محيط إصلاحات التصحيح الخرساني لحماية المناطق المجاورة من التآكل بسبب تأثير الحلقة الأنودية. بحيث تحتوي أنظمة الحماية الكاثودية للتيار المسلط على أنود ومصدر طاقة تيار مستمر وكابلات توصيل.
الأنواع المختلفة من الأنظمة الأنودية وتطبيقاتها:
الأنواع المختلفة من هذه الأنظمة المعتمدة على تثبيت الأنود وتطبيقه هي كما يلي:
- يتم تثبيت الأنودات المثبتة على السطح بدون طبقات على سطح الخرسانة ولا تتطلّب تراكب اسمنتي. ومع ذلك، يتم تقليل مقاومة التآكل للنظام.
- تتكون أنودات المصطكي الموصلة من أنودات مدمجة على سطح الخرسانة ذات طلاء موصل. ويتم استخدامها على الأسطح الرأسية والسقوف والأعمدة.
- تتكون أنودات الألواح من صفائح أنود مصنعة ملتصقة بسطح الخرسانة.
- تستخدم الأنودات المثبتة على السطح مع التراكبات بشكل عام على الأسطح الأفقية وتتطلّب تراكب اسمنتي لا يقل سُمكه عن 13 مم.
- يتم تثبيت شبكة من الأنود المعدني النبيل على الخرسانة بمسامير متعددة تسمّى الأنودات المعدنية النبيلة من النوع الشبكي، وهي مغطاة بمادة اسمنتية.
- تتكون شرائح الخرسانة البوليمر الموصلة من سلسلة من شرائح الخرسانة البوليمرية الموصلة التي تحتوي على أنود معدني نبيل مثبت على سطح الخرسانة ومغطى بطبقة اسمنتية.
- يتم تضمين نظام الأنودات المضمنة في سطح الخرسانة أو يتم وضعها على مستوى التعزيز في البناء الجديد.
- يتم تصنيع أنودات فتحة المنشار عن طريق إنشاء سلسلة من فتحات المنشار ذات العُمق والعرض الصغيرة في السطح الخرساني والتي يتم ملؤها بأنود معدني نبيل وخرسانة بوليمر موصلة.
- يمكن وضع الأنودات على مستوى التعزيز أثناء البناء الجديد. يجب ألا يكون لهذا الأنود اتصال مباشر بفولاذ التسليح.
