هجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية

ما هو هجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية؟

يتكون أيون الكلوريد (CL-) عندما يكتسب عنصر الكلور إلكترونًا أو عندما يذوب مركّب مثل كلوريد الهيدروجين في الماء. قد تكون التركيزات العالية من أيونات الكلوريد في الخرسانة مشكلة كبيرة، ونظرًا لطبيعتها الكهروكيميائية، فإنّ أيونات الكلوريد تكسر الطبقة السلبية من حديد التسليح، دون الحاجة إلى خفض مستويات الأُس الهيدروجيني. بحيث يحدث التآكل عندما تلتقي أيونات الكلوريد مع الفولاذ والمواد السلبية المحيطة لإنتاج عملية كيميائية تشكل حمض الهيدروكلوريك.

يتآكل حامض الهيدروكلوريك من حديد التسليح، وبالتالي يؤدي إلى تكسير الخرسانة، وتشظيها، وفشلها في النهاية. كما أنه هناك نوعان من المصادر الرئيسية لأيونات الكلوريد، أحدهما من مكونات الخلطة الخرسانية، والآخر من البيئة المحيطة. بحيث يمكن أن يأتي الأول من الركام غير المغسول والرمل والمضافات وحتى من استخدام مياه البحر في معالجة الخرسانة. الثاني يأتي بشكل أساسي من التعرض للبيئة البحرية مثل رذاذ ملح البحر، والترطيب المباشر بمياه البحر، عندما تكون الخرسانة ملامسة للتربة الغنية برواسب الكلوريدات.

يمكن أن يتكون أيون الكلوريد من أملاح التذويب واستخدام المواد الكيميائية. بحيث من خلال عملية الانتشار يخترق الكلوريد الخرسانة. ويعتبر هجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية من أهم الظواهر التي نأخذها في الاعتبار عندما نتعامل مع متانة الخرسانة. كما أنه من بين جميع مصادر فشل الهياكل الخرسانية، فإنّ هجوم الكلوريد يمثل مساهمة بنسبة 40%. ويجب ألّا ننسى التأثير الرئيسي لهجوم الكلوريد هو تآكل التعزيز الذي يحفز قوة الهيكل بشكل كبير.

أسباب هجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية:

يمكن أن يحدث هجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية إمّا من داخل الخرسانة أو من خلال دخول الكلوريد من الخارج إلى داخل الهياكل الخرسانية. بحيث تتواجد الكلوريدات في الخرسانة أثناء عملية الصب للأسباب التالية:

1. استخدام مياه البحر في عملية خلط الخرسانة.
   
2. استخدام كلوريد الكالسيوم كمادة مضافة لزيادة وقت الإعداد.
   
3. استخدام الركام الذي يحتوي على الكلوريدات التي لم يتم غسلها للخلط.
   
4. يتجمع المحتوي على الكلوريد أكثر من الحد المذكور في المواصفات.
   

تدخل الكلوريدات إِلى الخرسانة من البيئة الخارجية إلى داخل الخرسانة للأسباب التالية:

1. تعرض الخرسانة لمياه البحر.
   
2. استخدام الملح لإذابة الجليد.
   
3. وجود الكلوريدات في المواد الموضوعة للتخزين.
   

بمقارنة كل من وسائل الكلوريدات، فإنّ فرص عمل الكلوريد الخارجي عالية. بحيث تتعرض معظم الهياكل البحرية لهجمات شديدة من الكلوريد، وهذا يؤدي إلى تآكل تقوية الهياكل الخرسانية. في الواقع، يعتبر عمل الكلوريد في إحداث تآكل في التعزيز أكثر خطورة من أي أسباب أخرى، وقد يفهم المرء أن الكبريتات تهاجم الخرسانة بينما يهاجم الكلوريد التعزيزات الفولاذية.

يوجد رولات أكسيد واقية على سطح حديد التسليح بسبب قلوية الخرسانة، حيث أن هذه الطبقة تسمى السلبية. بحيث ستؤثر عملية الكربنة على طبقة الحماية الواقية.،ويمكن أن تتأثر هذه الطبقة أيضًا بوجود الكلوريدات في الماء أو في الأكسجين.

منع هجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية:

تتوفر عدة طرق من أجل منع تأثير الكلوريدات على الهياكل الخرسانية. ومن هذه الطرق ما يلي:

1. زيادة الغطاء فوق قضيب التسليح، وهذه هي أبسط طريقة لمنع هجوم الكلوريد. بحيث أظهرت الدراسات أن زيادة الغطاء بمقدار بوصة واحدة يمكن أن تزيد من فترة حياة الهيكل بمقدار الضعف.
   
2. يمكن منع معدل تدهور التعزيز في ظل الظروف القاسية للكلوريدات من خلال وجود حديد التسليح المغطى بالإيبوكسي، أو الحماية الكاثودية أو باستخدام حديد التسليح المغطى بالفولاذ المقاوم للصدأ.
   
3. هناك طريقة أخرى مهمة وهي تقليل دخول أيون الكلوريد إلى الخرسانة عن طريق تقليل نفاذية الخرسانة. بحيث سيؤدي ذلك إلى تقليل المتانة والوقت وتكلفة الإصلاحات باهظة الثمن.
   

الأضرار المرتبطة بهجوم الكلوريد على الهياكل الخرسانية:

المشكلة الرئيسية التي تنطوي على تآكل الفولاذ هي تشظي الغطاء الخرساني، حيث أن الأكسيد الناتج عن التآكل مسامي للغاية ويستهلك ما يصل إلى 10 أضعاف حجم الفولاذ ممّا يتسبب في تكسير الخرسانة. هناك نوعان من الشقوق الخرسانية التي يمكن ملاحظتها. تحدث شروخ أفقية في واجهة المواد بسبب تكوين الأكسيد وتؤدي إلى فقدان الغطاء الخرساني.

تحدث الشقوق العمودية عندما يتم تجاوز قوة شد الفولاذ. أيضًا، إذا كانت كبيرة بما يكفي، فقد تسرع الشقوق من عملية التآكل من خلال السماح بوصول عوامل التآكل. وإذا لوحظت بقع صدأ حول الشقوق والبقع، فهذه تدل على هجوم الكلوريد. بحيث عند فحص التعزيز المكشوف المتآكل، سيظهر عادةً صدأ أسود اللون وتأليب من الفولاذ حيث يكون حمض الهيدروكلوريك العدواني قد أفسد التعزيز.