خوردگی و تاثیرات آن بر روی مهار یا مسلح‌کننده‌های انکراژ
برای اطمینان از ماندگاری و دوام بلند مدت مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ)، محافظت اجزاء فلزی تاندون در مقابل خوردگی ضروری است. محافظت تاندون مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) در مقابل خوردگی، مشتمل بر محافظ فیزیکی تک لایه یا چند لایه است که تاندون را از محیط خورنده اطراف مصون میدارد. این لایه های محافظ شامل کاور، ترکیبات ضد خوردگی، غلاف، کپسوله کردن، پوشش اپوکسی، و دوغاب میباشد. انتخاب نوع محافظ فیزیکی به عمر سازه (موقت یا دائم)، میزان خورندگی محیط، عواقب گسیختگی سیستم مهارکوبی (یا مسلح شده به روش انکراژ)، و هزینههای اضافی تامین محافظت از خوردگی در سطوح بالاتر بستگی دارد.
-
مکانیزم خوردگی فلز
یک واکنش الکتروشیمیایی داریم که بین فلز پایه، اکسیژن، و آب رخ میدهد. طی این پروسه فلز به حالت اکسید شده طبیعی خود تغییر حالت میدهد. در مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها، خوردگی بیشتر در مورد تاندونهای فولادی رایج است که به طور ناصحیح در سایت گارکاه نگهداری و انبار میشوند. واکنشی منتهی به خوردگی گالوانیک جزء مواردی است که کمتر رخ میدهد. طی این واکنش که در محیطهای الکترولیتی رخ میدهد، بخشی از فلز تاندون کنده شده و همراه با جریانهای الکتریکی موجود، به موقعیت دیگر، یا به شی فلزی دیگری که در نزدیکی قرار دارد مهاجرت میکند. احتمال وقوع این پدیده در شرایط زیر وجود دارد:
- انتقال داخل تاندونی- یعنی انتقال از یک گوشه تاندون به گوشهای دیگر از همان تاندون
- زمانیکه فولاد تاندون و یک شی فولادی دیگر در نزدیکی هم باشند
- استقرار فولاد تاندون در خاکهای هوازده (خاکهای بالاتر از سطح آب زیرزمینی و خاکریزهای مهندسی و ماسهها) و در خاکهای غیر هوازده (خاکهای پایینتر از آب زیرزمینی و در رسها)
این مشکل میتواند زمانی رخ دهد که تغییرات و نوسانات قابل توجهی در زمین در امتداد مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها وجود دارد، بویژه تغییر در مقدار PH و مقاومت ویژه خاک. پتانسیل زوال فلز در اثر خوردگی در محیطهای زیر بسیار بالاست:
- خاکهایی نزدیک سطح آب زیرزمینی
- خاک با PH پایین
- با تمرکز زیاد یونهای خورنده همچون کلریدها یا سولفیدها
- زمینهایی که جریانهای الکتریکی نشتی در آنها وجود دارد
انواع خوردگی برای تاندونهای فلزی پیش تنیدگی
خوردگی فولادهای پیش تنیدگی را میتوان به 6 نوع اصلی زیر طبقهبندی نمود:
- عمومی
- موضعی یا pitting
- تنشی یا تردشدگی هیدروژنی (stress corrosion/hydrogen embrittlement)
- ناشی از خستگی (fatigue)
- در اثر جریانهای الکتریکی نشتی
- در اثر حمله باکتریها و مواد شیمیایی
سه مورد آخر فقط برای بارگذاریهای ویژه یا شرایط زمین خاص در نظر گرفته میشود.
استهلاک فولادهای پیش تنیدگی محافظت نشده معمولاً در طی دوره انباشت و نگهداری و در قالبی عمومی شروع میشود. نوع عمومی حجم کمی از فلز را شامل میشود. اما، خوردگی عمومی میتواند به خوردگی موضعی یا تردشدگی هیدروژنی منجر شود که آنها به نوبه خود میتوانند موجب گسیختگی مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) شوند (طبق گزارشات موجود- FIP, 1986).
نوع عمومی به شکل لایهای نازکی از اکسید و زنگار رخ میدهد که بطور یکنواخت روی سطح تاندون فولاد پیش تنیدگی لخت و محافظت نشده را میپوشاند. این نوع اغلب روی تاندونهای فولادی مشاهده میشود که در طی دوره انبارداری در سایت، لخت و بی حفاظ در محیط آزاد در تماس با هوا رها شدهاند. اگر زمان مجاورت با هوای آزاد کوتاه باشد یا محافظتهای کافی صورت پذیرد، معمولاً مدل عمومی فقط لایه بسیار نازک و ناچیزی از فلز را درگیر میکند. در مجموع، یک لایه سبک و نازک زنگار را نمیتوان آسیب جدی برای تاندون تلقی نمود. مهندس ناظر میتواند براحتی با مالیدن دست و پارچه بخشی از زنگار سطحی را پاک نموده و تشخیص دهد که آیا سطح فولاد دچار سوراخهای ریز و ترک شده است یا نه؟. تاندونهای با زنگار سبک را میتوان بدون نیاز به پاکسازی زنگار داخل گمانه قرار داد.
خوردگی موضعی
خوردگی موضعی بصورت حفرات ریز و درشت یا درز و شکاف در یک یا چند محل روی فولاد محاظفت نشده نمود میکند. در زمینهای بسیار خورنده، فولاد محافظت نشده ممکن است فقط طی چند هفته تماس با هوای آزاد دچار حفرات و ترکهای بسیار شدید شود. کپسوله نمودن کامل تاندون در خاکهای خورنده و مهاجم برای محافظت از خوردگی موضعی ضروری است.
خوردگی تنشی
تردشدگی هیدروژنی (خوردگی تنشی) منحصر به المان فولادی با مقاومت بالاست که به شکل ترک در فولاد در محل حفرات بروز میکند. در زمان شکلگیری و پیشروی خوردگی تنشی، تنشهای کششی موجود در فولاد متمرکز میشوند. این تمرکز تنش میتواند موجب ترک و شکاف شود. در ادامه ترک و شکاف میتواند بداخل فلز سالم و بدون زنگار زیر حفرات پیش رود. با گذر زمان، ترکها ممکن است تا عمق زیاد و قابل توجهی بداخل فلز پیشروی کنند که منتج به گسیختگی فلز پیشتنیدگی میشود. حفرهها یا ترکهای موجود در سطح تاندون دلیل کافی برای رد کردن و عدم پذیرش تاندون میباشند.
خوردگی خستگی
“خوردگی خستگی” تحت بارگذاری چرخهای شکل میگیرد. در این حالت خوردگی از محل و شکل اولیه خود پیشروی نموده و به ترک خوردگی تاندون فولادی منتهی میگردد. این نوع از خوردگی نسبتاً غیر معمول بوده و رایج نیست، چرا که بیشتر مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها در معرض بارگذاری چرخهای شدید نیستند.
خوردگی در اثر جریانات نشتی
خوردگی در اثر جریانات نشتی به شکل حفره در فولاد پیشتنیدگی زمانی رخ میدهد که فولاد به مدت طولانی در معرض جریانات نشتی الکتریکی باشد. جریانات نشتی در زمین، ناشی از تخلیه جریان الکتریکی مستقیم از منابع نیرو همچون ریلهای الکتریکی، خطوط انتقال برق، و عملیات جوشکاری باشد. این جریانات در محیطهای دریایی و خیس بسیار مخرب هستند. البته منابع برق با فاصله بیش از 30 الی 60 متر از مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها نمیتواند موجب پدید آمدن خوردگی جریانات نشتی قابل توجه شود (FHWA-SA-96-072, 1995). محافظت مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها از خوردگی در اثر جریانات نشتی معمولاً شامل ایزولاسیون کامل الکتریکی فولاد با استفاده از محافظهای نارسانا مثل پلاستیک میشود.
این مشکل در اثر حمله باکتریها به شکل حفره در فولاد پیشتنیدگی محافظت نشده رخ میدهد. پتانسیل این نوع مدل در زمینهای باتلاقی و رسهای سولفاته واقع در زیر تراز آب زیرزمینی بالاست. زمینی با این شرایط، خورنده محسوب میشود و بنابراین بایستی از تاندونهای کپسوله شده در این نوع زمینها استفاده شود. مباحث تکمیلی در خصوص اثرات خوردگی فولاد پیشتنیدگی در FHWA-RD-82-047 (1982) آمده است.
در پی بان بخوانید:
ویژگی شیت‌پایل‌های مورد استفاده در پایدارسازی گودها
