التغليف بالابوكسي

قضبان التسليح المغلفة بالابوكسي المترابط بالصهر

يستخدم التغليف بالابوكسي المترابط بالصهر بصورة واسعة لحماية قضبان التسليح الخرسانية وأنابيب الفولاذ وتوصيلات الأنابيب وغيرها المستخدمة في مجال الإنشاء. وتكون مواد التغليف بالابوكسي المترابط بالصهر في شكل مسحوق جاف في درجات الحرارة الخارجية العادية. وعند وضع المسحوق على السطح بعد تنظيفه مع استخدام الكهرباء الساكنة فإن قضبان الفولاذ الساخنة ستصهره وتذيبه فيتدفق وينضج حتى يصبح في شكل غشاء حماية كيميائي مترابط ومستمر وثابت الالتصاق. ويستخدم التغليف بالابوكسي المترابط بالصهر لحماية فولاذ التسليح في الخرسانة مهما كانت الظروف البيئية التي قد تؤدي إلى التآكل خلال السنوات الخمسة والثلاثين الأخيرة في جميع أنحاء العالم وخلال السنوات العشرين الماضية في المملكة العربية السعودية.

تآكل الفولاذ في الخرسانة

يتأكل الفولاذ أو يتأثر بالصدأ عند تعرضه للهواء ما لم تتم حمايته. ولكن الفولاذ المغطى بالخرسانة لا يتآكل بسرعة لأن للخرسانة رقمًا هيدروجينيًا عاليًا جدًا والفولاذ المغطى يكوّن طبقة سالبة تحمي الفولاذ من أي تآكل إضافي. ولكن هذا الغشاء السلبي يمكن ألا يقوم بدوره إذا انخفض الرقم الهيدروجيني للخرسانة من خلال عملية تسمى الكربنة أو في وجود كميات كافية من أيونات الكلوريد عادة بسبب أملاح إزالة الجليد أو بيئة ماء البحر.

أثناء عملية التآكل، يتحول معدن الحديد إلى أيونات الحديد عند الأنود ويطلق الالكترونات، بعد ذلك تتفاعل أيونات الحديد مع الأكسجين فيتكون الصدأ أو أكسيدات الحديد. وحيث إن أكسيدات الحديد تشغل حيزًا أكبر من الحديد فإن الضغط يتزايد ويحدث تكسر الخرسانة وتشظيها وانفصالها إلى طبقات رقيقة.

وتنتقل الالكترونات المنطلقة عند الأنود إلى الكاثود، ويتم استهلاك الالكترونات في الخرسانة من خلال التفاعل بين الماء والأكسجين فيتكون الهيدروكسيد. وغالبًا ما تحد سرعة هذا التفاعل الكاثودي من معدل التأكل الكلي.

ويجب توفر التفاعلات الأنودية والكاثودية معًا حتى يستمر التآكل ولكن لا يلزم أن يكونا متقاربين. ففي أسطح الجسور، قد تكون قضبان الحصير التحتية كاثودية لغاية القضبان العلوية المنكشفة بصورة أكبر للكلوريد. الحماية من التآكل باستخدام قضبان التسليح الفولاذية المغلفة بالابوكسي.

التغليف بالابوكسي المترابط بالصهر

وجد المهندسون والباحثون أن التغليف بالابوكسي المترابط بالصهر وسيلة عملية وعلمية لحماية التسليح بالفولاذ من التآكل.

ويمنع استخدام التغليف بالابوكسي في قضبان التسليح الفولاذية الكلوريدات من الوصول إلى سطح الفولاذ. وحيث إن المادة يتم استخدامها في قضيب التسليح في مصنع بعيد عن موقع العمل فإن تركيبه لا يعتمد على الطقس، وبالتالي لن يتسبب الطقس في أي حالات تأخير متصلة بالإنشاء.

ولا يعتبر التشقق الذي يحدث في الخرسانة ويسمح بدخول الماء الحامل للكلوريد عاملاً مؤثرًا لأن الحماية تستخدم في سطح القضيب حيث يمكن ملاحظة المشكلة عادة.

وتعتبر طريقة الربط بالصهر أكثر أنواع التغليف بالابوكسي فعالية لأنها تسمح لمادة التغليف بتحقيق التماسك نتيجة التفاعل المحفز بالحرارة.

تتشكل مادة التغليف بالابوكسي من خلال دمج راتنج الابوكسي بعوامل الإنضاج والمرشحات والأصباغ والوسائط الحفازة والتسوية وعوامل ضبط التدفق المناسبة لتحقيق الخصائص المرغوبة.

وتستخدم هذه المادة في شكل مسحوق مشحون بالكهرباء الساكنة يوضع على قضيب التسليح الذي يتم تسخينه مسبقًا. وعندما يحدث التماس بين المسحوق وقضيب التسليح الساخن فإن المسحوق يذوب ويتحول إلى جل وينضج فيصبح مادة تغليف جيدة الالتصاق ومستمرة ومانعة للتآكل.

وقد تم تصميم أول مادة تغليف بالابوكسي المترابط بالصهر مخصصة للفولاذ وعرضت تجاريًا في عام 1976. ومنذ ذلك التاريخ، حسنت الأبحاث المستمرة والتصميمات المختلفة وأعمال الفحص التي تم إجراؤها من فعالية قضيب التسليح المغلف بالابوكسي المترابط بالصهر وأكدت تلك الفعالية في منع تآكل الفولاذ.

وبالإضافة إلى أن أنابيب التسليح المغلفة بالابوكسي المترابط بالصهر توففر الحل الأمثل لتدهور حالة الخرسانة فإنها توفر المرونة المطلوبة لتحمل الثني بمعدل 180 درجة باستخدام ممسك قصير القطر بدون التأثير على مادة التغليف، كما توفر مقاومة متزايدة للتلف الذي قد يحدث بسبب سوء المناولة في الموقع.

وتكون مواد التغليف بالمسحوق جزيئات مترابطة صلبة بالكامل (بنسبة 100%) يتم طحنها إلى ذرات رقيقة تشبه الرمل في مظهرها. وعندما يتم تسخين مادة التغليف وهي في شكل المسحوق فإن تلك الذرات المنصهرة تذوب وتشكل غشاء مستمرًا عادة ما يكون شديد التحمل ومقاوم للمواد الكيميائية.

يحمي قضيب التسليح الفولاذي المغلف بالابوكسي الفولاذ باستخدام عدة طرق. إذا كانت مادة التغليف غير تالفة فإن مادة التغليف تمنع مرور أيونات الكلوريد وبالتالي تحمي الفولاذ من خطر التآكل. وفي حال وجود ثقوب أو تلفيات بسيطة في مادة التغليف وأيونات كلوريد كافية في الخرسانة فإن تآكلاً موضعيًا قد يحدث. ولاستمرار عملية التفاعل التآكلية يلزم وجود كاثود. وفي حال تغليف جميع قضبان التسليح، فإن كمية بسيطة للغاية من الكاثودات تكون موجودة وهو ما سيقلل كثيرًا من معدل التآكل. وقد أظهرت الفحوصات التي أجرت لحساب "إف إتش دبليو أ" أنه في حال تغليف الحصيرتين العلوية والسفلية معًا فإن معدلات التآكل في قضبان التسليح المغلفة بالابوكسي تكون أقل بمقدار 40 إلى 50 مرة من القضبان المماثلة غير المغلفة بالابوكسي.

عملية التغليف

التنظيف بدفع المادة الحاكة

الحرارة المعالجة بطريقة صناعية خاصة

التغليف بالمسحوق

تكوين وإنضاج الجل

التسقية

التنظيف بدفع المادة الحاكة

ينفذ تنظيف القضبان بدفع المادة الحاكة في وحدة لدفع رواسب الحصباء والرمل تعمل بالطرد المركزي باستخدام خردق فولاذي وحصباء ورمل فولاذي بسرعة عالية داخل حجيرة السفع المغلقة بشكل كامل. ويعاد تدوير المادة الحاكة وتغسل بالهواء في كل مرة قبل إعادة استخدامها. وللحصول على الجودة المثالية للآلة المستخدمة، يتم ضبط حركة المادة الحاكة بوسائل كهربائية ميكانيكية تغير التيار الواصل إلى المحركات.

يتم تفتيش القضبان بعد تنظيفها في كل مرة قبل إعادة استخدامها وفق معايير محددة (TM-01-07 NACE 2 أو SSPC SA 2.5 كحد أدنى) كما يتم إجراء فحوصات خشونة السطح.

نظام التسخين بالتيارات الحثية

الخطوة الثانية في عملية التغليف بالابوكسي المترابط بالصهر هي تسخين القضبان بعد تنظيفها. ويجب استيفاء شرطين قبل القيام بهذه الخطوة، هما:

استخدام وسيلة حرارية نظيفة للغاية

ضمان تدفق حرارة متساوية للقضبان

يتم تسخين القضبان بعد تنظيفها إلى درجة الحرارة المطلوبة من خلال تمريرها على وحدة تسخين بالتيار الحثي. وتستخدم طريقة التسخين هذه حقلاً كهربائيًا مغنطيسيًا لتسخين معدن الحديدوز بدون إحداث أي تلوث أو تماس مباشر مع سطح المعدن. وللمحافظة على درجة حرارة آمنة أثناء العمل يتم تمرير ماء بارد من خلال فولاذ حماية خارجي لوحدة التسخين. ويتم ضخ الماء المسخن إلى مبادل حراري ليبرد ثم يعاد إلى نظام التبريد المغلق بالكامل.

نظام التغليف بالمسحوق

تمرر القضبان المسخنة على الفور في طاقة كهربائية تبلغ صفرًا على حجيرة الرش بالمسحوق. وهذه الحجيرة التي تحتوي على عدد من مسدسات رش المسحوق مغلفة بشكل كامل. وتتم تغذية المسحوق من حوض مُسيَّل تحت ضغط إلى المسدسات من خلال نظام قياس للتدفق. وتُعطى ذرات المسحوق دفعة كهرباء ساكنة قدرها 40 – 80 كيلوفلط من الكترود سالب عند خروجها من المسدس. إن الطاقة الفلطية المختلفة للقضيب الداخل تجذب الذرات المنطلقة إلى سطحه حيث تذوب وتتدفق مكونة غلافًا مستمرًا على سطح القضيب بأكمله. أما المسحوق غير المستخدم فإنه يسقط في وعاء التجميع تحت الحجيرة ويعاد تدويره إلى الحوض المُسيَّل لاستخدامه في وقت لاحق.

تكوين وإنضاج الجل

من خلال التفاعل الحراري الكيميائي لعناصر راتنج الابوكسي، يذوب المسحوق ويتدفق فيغطي سطح القضيب أثناء فترة الإنضاج المحددة سلفًا. وينضج المسحوق الذي تحول إلى جل ليصبح غلافًا قويًا منصهرًا مصلدًا بالحرارة داخل الطبقة المعدنية التحتية للقضيب. ويوفر هذا الغلاف المصبوغ حماية مرنة وقوية لمعدن الحديدوز ويكون لدنًا في الوقت نفسه بما يكفي للسماح بانثناء القضيب بما يزيد على المواصفة ASTM A775-92 أو BS 7295 بدون تكسر أو تفكك الغلاف.

نظام التسقية والتبريد

أخيرًا، يمرر القضيب بعد التغليف والإنضاج من خلال وحدة تسقية. ويمرر الماء في درجات الحرارة المحيطة على القضبان بمعدل 750 لترًا في الدقيقة لتخفيض درجة حرارة القضيب من ما يزيد على 232 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية اعتمادًا على قطر القضيب. ويتم تجميع الماء الساخن في قاعدة وحدة التسقية ويضخ إلى المبادل الحراري لإعادة تدويره.