يُسرّع محتوى الكلوريد في الخرسانة تآكل حديد التسليح بشكل مباشر، مما يُخلّ بطبقات الأكسيد الواقية ويُسبب تكوّن الصدأ الموضعي. وتؤدي تركيزات الكلوريد التي تتجاوز 0.4% من كتلة الأسمنت إلى تآكل حديد التسليح، مما يُقلل من متانة الهيكل ويؤدي إلى فقدان كبير في مساحة المقطع العرضي للحديد. لذا، يُعدّ الكشف عن الكلوريدات وقياس كميتها أمرًا بالغ الأهمية لضمان عمر البنية التحتية.
محتوى الكلوريد في الخرسانة
*
آليات تآكل الكلوريد
تتغلغل أيونات الكلوريد في الخرسانة عبر الانتشار، والامتصاص الشعري، والحمل الحراري. ويؤدي انكشاف السطح، أو وجود الشقوق، أو تدهور الطلاء إلى تسريع دخول الكلوريد. وتدفع تدرجات التركيز هجرة الكلوريد. كما تُغير الشقوق الدقيقة الناتجة عن الأحمال الميكانيكية مسارات النقل وتزيد من خطر التآكل.
يُعزز تراكم الكلوريدات عند سطح التماس بين الفولاذ والخرسانة إزالة طبقة الأكسيد الواقية موضعياً. فتتكسر هذه الطبقة، مما يُتيح بدء التآكل. ويعتمد تركيز الكلوريدات اللازم للتآكل على درجة حموضة الخرسانة ونفاذيتها. وتشير الأبحاث إلى أن التآكل يبدأ عند تركيزات منخفضة من الكلوريدات تصل إلى 0.2-0.4% من كتلة الأسمنت عندما تكون النفاذية عالية.
كشفت تقنية التصوير المقطعي المجهري ثنائي النمط للنيوترونات والأشعة السينية الحديثة عن تكوين الصدأ على المستوى المجهري وفقدان الرابطة بين الفولاذ والخرسانة.
يؤدي تقليل النفاذية إلى إبطاء انتقال الكلوريدات وإطالة عمر حديد التسليح. يوفر محلل المعادن بالأشعة السينية الفلورية للخرسانة، بما في ذلك جهاز Lonnmeter، تحليلاً غير مدمر لعنصر الكلور، مما يساعد على تحديد المناطق المعرضة لخطر تآكل حديد التسليح في الخرسانة بسرعة.
تآكل الفولاذ في الخرسانة بفعل الكلوريد
*
حلول تقوية مقاومة للتآكل
يُقلل استخدام الكروم (Cr) والعناصر الأرضية النادرة (RE) في سبائك حديد التسليح بشكل ملحوظ من تآكل حديد التسليح في الخرسانة عند تعرضها للكلوريدات. تُظهر الأبحاث التي أُجريت على حديد التسليح HRB400 أن محتوى الكروم الذي يزيد عن 0.5%، بالإضافة إلى زيادة نسبة العناصر الأرضية النادرة، يُحوّل كبريتيد المنغنيز (MnS) إلى شوائب من العناصر الأرضية النادرة والألومنيوم والأكسجين والكبريت (RE–Al–O–S) مُغلّفة بأغلفة من كبريتيد المنغنيز، مما يُبطئ من التحمض الموضعي ويُقلل من انتشار التآكل الناتج عن "الخلايا المغلقة". والنتيجة هي انخفاض كثافة تيار التآكل وتحسين استقرار طبقة الحماية، وهو ما يُمكن قياسه حتى عند تركيزات الكلوريد التي تزيد عن 0.6% من وزن الأسمنت، وهو ما يُمثل انخفاضًا في معدل التآكل بنسبة 30-50% مقارنةً بحديد التسليح العادي في ظل ظروف مماثلة (Nature Communications، 2026).
يشمل التطبيق العملي استخدام سبائك السكانديوم أو السيريوم، مما يوفر تحسينات ملحوظة في القوة الميكانيكية والمتانة طويلة الأمد للبنية التحتية في البيئات البحرية وبيئات أملاح إزالة الجليد. تؤثر قيود التكلفة وإمدادات الطاقة المتجددة على اختراق السوق، لكنها تقلل من احتياجات الصيانة طوال دورة حياة المنتج.
تؤكد الاختبارات بشكل متزايد أن دمج الألياف الفولاذية مع قضبان التسليح يقلل من تطور الشقوق ومعدل التآكل، لا سيما في الخرسانة ذات المحتوى العالي من الكلوريد. ويؤدي التسليح الهجين إلى إطالة الفترة الزمنية اللازمة لبدء ظهور الشقوق وتحسين قدرة تحمل الأحمال بعد التعرض للعوامل الجوية (MDPI، 2025).
اختر مواد التسليح بناءً على تحليل مخاطر التآكل الناجم عن الكلوريدات ودورة حياة المشروع لتجنب التدهور الهيكلي الكبير. يدعم التحليل العنصري للكلور باستخدام محلل المعادن بالأشعة السينية الفلورية للخرسانة، مثل جهاز لونيمتر، الاختبار غير المتلف لتسليح الخرسانة لتحديد فعالية المذاب والألياف، مما يضمن منع التآكل في الخرسانة المسلحة ويزيد من عمرها الافتراضي.
تحليل عنصر الكلور وتحليل العناصر الخفيفة في الخرسانة
يُعدّ تحديد كمية الكلور والعناصر الخفيفة أمرًا بالغ الأهمية للوقاية من التآكل في الخرسانة المسلحة. إذ تُؤدي أيونات الكلوريد التي تتجاوز 0.2-0.4% من وزن الأسمنت إلى فقدان طبقة التخميل وتآكل سريع لحديد التسليح، مما يُسرّع من تدهور الهيكل ويزيد من تكاليف الصيانة. وتنقسم طرق التحديد التحليلي إلى طرق إتلافية.
تُوفر الطرق التدميرية دقة عالية، لكنها تتطلب استخراج العينات الأساسية وتحليلاً مخبرياً مُرهقاً، مما يُؤدي إلى انقطاع الخدمة وفقدان العينات بشكل لا رجعة فيه. أما الاختبارات غير التدميرية، باستخدام تحليل الأشعة السينية الفلورية (XRF) للكشف عن التآكل أو محلل المعادن الميداني بالأشعة السينية الفلورية للخرسانة، فتُمكّن من إجراء تحليل سريع في الموقع للكلور والعناصر الخفيفة دون إتلاف العينة. يقيس محلل لونيمتر للأشعة السينية الفلورية (Lonnmeter XRF) المغنيسيوم والألومنيوم والسيليكون والكبريت والبوتاسيوم والكالسيوم والكلور في الخرسانة الصلبة، مُوفراً حدود كشف أقل من 50 جزءاً في المليون للكلور. تدعم النتائج اختيار قضبان التسليح المقاومة للتآكل وتتبع فعالية مثبطات التآكل لتسليح الفولاذ. تُعزز إجراءات العمل المتقدمة باستخدام الأشعة السينية الفلورية (XRF) متانة الخرسانة المسلحة على المدى الطويل من خلال الكشف المبكر عن التآكل الناتج عن الكلوريد في الهياكل الخرسانية، مما يُوجه التدخل المُستهدف وتخصيص الموارد.
الكشف المتقدم&طرق تحديد كمية محتوى الكلوريد
تعتمد التقييمات المخبرية على المعايرة الحجمية، والأقطاب الانتقائية للأيونات، والأساليب البوتنسيومترية، مما يوفر حساسية عالية لمحتوى الكلوريد في الخرسانة وحديد التسليح. إلا أن هذه التقنيات تنطوي على مخاطر تلف العينات، وكثافة العمل، ومحدودية التغطية المكانية في الموقع. بينما تُمكّن مجسات الأقطاب الكهربائية الدقيقة الميدانية من الكشف الموضعي، إلا أنها تواجه صعوبة في تحديد كميات الكلوريدات النزرة والعناصر الخفيفة.
توفر أجهزة تحليل المعادن بتقنية الأشعة السينية الفلورية (XRF)، وخاصة جهاز لونيمتر، تحليلاً سريعاً وغير متلف لعناصر متعددة في عينات الخرسانة الصلبة وقضبان التسليح. يكشف جهاز لونيمتر عن الكلور والعناصر الخفيفة (المغنيسيوم، والألومنيوم، والسيليكون، والكبريت، والبوتاسيوم، والكالسيوم) بحساسية تصل إلى أجزاء في المليون، مما يوفر معلومات بالغة الأهمية لقضبان التسليح المقاومة للتآكل وتقييم المخاطر. كما يميز برنامجه المتطور آثار التآكل الناجم عن الكلوريدات في الهياكل الخرسانية، مما يدعم الوقاية الحاسمة من التآكل في الخرسانة المسلحة.
يُسهم دمج تقنيات التصوير المبتكرة، مثل مطيافية الأشعة السينية الفلورية، والتصوير المقطعي متعدد الأنماط، ورسم الخرائط العنصرية المتقدمة، في الكشف عن محتوى الكلوريد الكلي ومواقع التآكل المجهرية. وتُستخدم هذه الطرق مجتمعةً لتقييم مثبطات التآكل في حديد التسليح، ودعم متانة الخرسانة المسلحة على المدى الطويل.
الترويج لجهاز تحليل الأشعة السينية Lonnmeter لتقييم محتوى الكلوريد
توفر أجهزة تحليل الأشعة السينية الفلورية من لونيمتر تحليلاً سريعاً وغير متلف لعنصر الكلور، وهو أمر بالغ الأهمية لتقييم محتوى الكلوريد في الخرسانة. تتميز هذه الأجهزة بحساسية عالية تمكنها من الكشف عن الكلور والعناصر الخفيفة (المغنيسيوم، الألومنيوم، السيليكون، الكبريت، البوتاسيوم، الكالسيوم) بمستويات منخفضة تصل إلى 0.35-1% من الكلور، مما يسهل التحديد الكمي الدقيق لآثار الكلوريد التي تحدد مخاطر التآكل ومتانة هياكل الخرسانة المسلحة.
يُتيح التصميم المحمول إجراء التحليلات في الموقع، مما يمكّن المهندسين من إجراء فحص العناصر في الوقت الفعلي على عينات من الخرسانة الصلبة أو حديد التسليح، وتحديد المناطق المعرضة للتآكل الناتج عن الكلوريدات في الهياكل الخرسانية على الفور. كما تُسهّل واجهات البرامج المتطورة سير العمل، وتعرض نتائج متعددة العناصر لاتخاذ قرارات سريعة بشأن اختيار قضبان التسليح المقاومة للتآكل.
تتجنب تقنية Lonnmeter XRF استخدام المصادر المشعة، مما يقلل من الحاجة إلى تحضير العينات ويوفر الكشف عن العناصر المتعددة اللازمة لاستراتيجيات شاملة للوقاية من التآكل. يتيح طلب عرض سعر إمكانية تخصيص إعدادات جهاز التحليل، وتوفير الدعم التدريبي، والاستشارات الفنية، مما يُحسّن من فعالية الاختبارات غير المدمرة لحديد التسليح الخرساني لضمان متانته على المدى الطويل، بالإضافة إلى توفير مثبطات فعالة للتآكل في حديد التسليح.
الأسئلة الشائعة (FAQs)
ما أهمية قياس محتوى الكلوريد في الخرسانة؟
يُعدّ التحديد الدقيق لمحتوى الكلوريد في الخرسانة أمرًا بالغ الأهمية لتقييم مخاطر تآكل حديد التسليح والتنبؤ بعمر الخدمة. يتسبب التآكل الناتج عن الكلوريد في حوالي 40% من حالات فشل الخرسانة المسلحة عالميًا. تُظهر البيانات المختبرية أن التآكل يبدأ عندما يتجاوز تركيز الكلوريد 0.4% من وزن الأسمنت. يُمكّن تحديد مستوى دخول الكلوريد من إجراء صيانة مُوجّهة وخفض التكاليف.
كيف تتسبب أيونات الكلوريد في تآكل حديد التسليح؟
تخترق أيونات الكلوريد الخرسانة، لتصل إلى طبقة الأكسيد الخاملة على الفولاذ. يؤدي ذلك إلى تعطيل عملية التخميل في الفولاذ وبدء تآكل موضعي ناتج عن التنقر. والنتيجة هي تكوّن الصدأ، وفقدان قطر الفولاذ، والتشقق، والتقشر.
هل يمكن للألياف أن تحسن مقاومة التآكل إلى جانب حديد التسليح في الخرسانة؟
تشير الدراسات إلى أن الاستخدام المشترك للألياف وقضبان التسليح يزيد من وقت التآكل بنسبة تصل إلى 40٪، مما يعزز المتانة طويلة المدى لهياكل الخرسانة المسلحة.
ما الذي يجعل جهاز تحليل الأشعة السينية Lonnmeter XRF مثاليًا لاختبار الخرسانة؟
يوفر جهاز تحليل المعادن بالأشعة السينية من لونيمتر تحليلاً سريعاً وغير متلف لعناصر متعددة في العينات الصلبة. ويصل حد الكشف فيه إلى 10 جزء في المليون للكلور، كما يحدد كميات العناصر الخفيفة (المغنيسيوم، والألومنيوم، والسيليكون، والكبريت، والبوتاسيوم، والكالسيوم) التي تُعدّ بالغة الأهمية في الكشف المبكر عن التآكل، وتحسين استراتيجيات الوقاية منه.
هل المواد المقوية المتقدمة مثل سبائك الكروم والعناصر الأرضية النادرة أكثر مقاومة للتآكل؟
تزيد قضبان التسليح المعدلة بالكروم والعناصر الأرضية النادرة من مقاومة التآكل بأكثر من 50٪ مقارنة بالفولاذ القياسي، وخاصة في البيئات المالحة، كما تم تأكيده في الاختبارات المعملية.
لماذا تعتبر نفاذية الخرسانة مهمة للوقاية من التآكل؟
يؤدي انخفاض النفاذية إلى الحد من هجرة الكلوريد، مما يحافظ على تخميل الفولاذ ويؤخر بدء التآكل إلى ما بعد دورات الخدمة النموذجية.
كيف تختلف تقنية الأشعة السينية الفلورية عن الاختبارات الكيميائية التقليدية لتحليل الكلوريد؟
لا يتطلب تحليل الأشعة السينية الفلورية (XRF) إذابة العينة أو استخدام الأحماض، على عكس التحليل الكيميائي الرطب. وهو سريع، ويتم إجراؤه في الموقع، ويوفر تحليلاً متزامناً لعناصر الكلور المتعددة، مما يفيد في الاختبارات غير المدمرة لحديد التسليح الخرساني.
تاريخ النشر: 13 فبراير 2026
