راههاي حفاظت ونگهداري ساختمانهاي اسكلت فلزي

 

راههاي حفاظت ونگهداري ساختمانهاي اسكلت فلزي : 

1ـ خوردگي :

امروزه فلزات مختلفي به طرق گوناگون در ساختمانها به كار مي‌روند و به همين دليل، مسئله خوردگي در ساختمانها گستره وسيعي را دربر مي‌گيرد .

تكنولوژي خوردگي اكنون به خوبي پيشرفت كرده و در حال تثبيت موقعيت خود به عنوان شاخه‌اي از علوم مهندسي است . براي يافتن شيوه‌هاي مناسب جلوگيري از خوردگي، مي‌توان از متخصصين راهنمايي خواست . خدمات ايشان در زمينه ساخت و ساز مي‌تواند بسيار ارزشمند باشد خصوصاً اگر هنگام طراحي به آن توجه شود . اعمال نظرات آنها در زمان طراحي ممكن است موجب تغييرات اندكي شود؛ در حالي كه هرگونه تغيير پس از اتمام ساختمان معمولاً هزينه زيادي را تحميل مي‌كند .

خوردگي به هر فرايندي اطلاق مي‌گردد كه موجب فرسايش يا فساد اجزاي فلزي شود و رايج‌ترين نمونه آن، زنگ زدن فولاد است . فرآيندهاي خوردگي غالباً الكتروشيميايي هستند و ضروريات يك باتري (پيل) را به همراه دارند، فلزات مختلف در حضور يك سيال هادي كه الكتروليت ناميده مي‌شود، پتانسيل الكتريكي ايجاد مي‌كنند كه در زمان مناسب، سبب جريان الكتريكي مي‌گردد . اين پتانسيلهاي الكتريكي همچنين ممكن است بين دو قسمت از يك سازه كه از فلزي واحد ساخته شده، در اثر تفاوتهاي جزئي در تركيب يا ساختار فلز ايجاد شوند . بخشي از سازه فلزي كه خورده مي‌شود آند و آن قسمت كه نقش قطب ديگر را بازي مي‌كند و خورده نمي‌شود اما وجودش براي سيستم ضروري است، كاتد نام دارد .

در خوردگيهاي رايج ساختماني، غالباً يك نوع فلز به همراه آبي كه كمي نمك در خود حل كرده (به عنوان الكتروليت) دخالت دارند . خوردگي‌ گاهي در حضور اكسيژن با آب خالص صورت مي‌پذيرد . در چنين مواردي، اكسي;8ن با هيدروژني كه در كاتد توليد مي‌گردد تركيب شده و به واكنش اجازه تداوم مي‌دهد .

عوامل ديگر ا جمله باكتريهاي خاص موجود در خاك كه هيدروژن را جذب مي‌كنند نيز ممكن است به عنوان عوامل دپولاريزه كننده عمل كرده و باعث پيشرفت واكنش خوردگي شوند .

فولاد به خاطر قيمت پايين و قابليتهايش، فلزي رايج در ساختمانهاست . با استفاده از پوششهاي من'A7سب، اغلب مي‌توان فولاد را به نحوي مطلوب محافظت كرد . البته براي كاربردهاي خاص فلزات مقاوم‌تر بسته به قيمت و عمر مفيدشان ممكن است انتخابهاي بهتري باشند .

اجزاي فلزي به‌كار رفته در ساختمانها را بر حسب احتمال ايجاد خوردگي مي‌توان به چهار گروه تقسيم كرد :

۱)   آنهايي كه در خارج ساختمان به عنوان روكار، پوشش بام، آفتاب شكن و سايبان به‌كار مي‌روند .

۲)   آنهايي كه در اسكلت ساختمان به عنوان فولاد سازه‌اي يا به‌صورت تركيبي با مصالح بنّايي به‌كار مي‌روند .

۳)   آنهايي كه در تأسيسات ساختمان مانند لوله‌كشي، مخزن آب گرم، كانالها و غيره استفاده مي‌شوند .

۴)    آنهايي كه در خاك دفن مي‌شوند .

خوردگي‌ فلزاتي كه در خارج ساختمان به‌كار مي‌روند . 

فلزاتي كه در خارج از ساختمان به‌كار مي‌روند، در معرض شرايط جوي هستند اما تأثير اين شرايط با لحاظ كردن نكاتي خاص در طراحي، قابل كنترل است . فاكتورهاي اصلي جوي كه بر خوردگي‌ فلزات مؤثرند عبارتند از : دما، ميزان آلودگي ناشي از دي‌اكسيد گوگرد و كلريدها و مدت زماني كه فلز تحت تأثير رطوبت، خيس باقي مي‌ماند .

با اندازه‌گيري اين متغيرها در مناطق مختلف، مي‌توان مقايسه‌اي از ميزان خوردگي‌ فلز در نقاط متفاوت به‌دست آورد . يك روش مناسب براي اين منظور، قرار دادن نمونه‌هايي از فلزات مختلف در مناطق متفاوت و تعيين ميزان خوردگي فلز با استفاده از مقدار كاهش وزن پس از تميز كردن فلز است . اين آزمايش نشان داده است كه ميزان خوردگي در مناطق مختلف و براي فلزات گوناگون، بسيار متفاوت است . چنين آزمايشهايي تنها به عنوان راهنما براي محاسبه ميزان خوردگي فلزات در صورتي به‌كار مي‌روند كه كاربردهايي چون پوش بام، سايبان و سطوح خارجي نمايان (روكار) در ساختمان داشته باشند؛ زيرا شگردهاي طراحي مي‌توانند به نحو مؤثري سطوح نمايان فلزات را محدود كنند . به عنوان مثال، پيش‌آمدگي بام مي‌تواند پوشش ديوار را از رطوبت زياد برف و باران حفظ كند . چنين شيوه‌هايي بايد تا حد ممكن اعمال گردند زيرا مي‌توانند از فلز در برابر خوردگي محافظت كنند . در طراحي بامها، آبروها و ناودانها، بايد از وجود هرگونه درز يا منفذي كه آب در آن جمع شده و براي مدت طولاني باقي بماند، جلوگيري كرد زيرا تا زماني كه فلز خيس باشد، خوردگي تداوم مي‌يابد . اين نكات طراحي خصوصاً در مورد پلها، برجها و ساير سازه‌هاي فلزي نمايان از اهميت بسيار زيادي برخوردارند . كانالها را نيز بايد مورد توجه قرار داد چون محلهايي هستند كه آب ممكن است در آنها جمع شود و به علت طولاني بودن مدت قرار گرفتن در معرض رطوبت برف و باران، خوردگي جدي ايجاد نمايند . مي‌توان گفت كه طراحي نادرست، اولين عامل مهمي است كه منجر به خوردگي فولاد و آهن در ساختمانها مي‌شود .

دي‌اكسيدگوگرد كه از سوختن زغال حاصل مي‌شود نيز عامل مهمي در خوردگي است . دودكشي كه بر فراز يك ساختمان واقع شده، مي‌تواند مقادير عظيمي دي‌اكسيدگوگرد خارج كند و بام و آفتاب شكنها و يا ساختمانهاي مجاور را در شرايط خوردگي شديد قرار دهد .

خوردگي فلزات درون‌سازه‌اي ساختمان

فولاد سازه‌اي معمولاً پرمصرف‌ترين فلز در ساختمانها محسوب مي شود . خوشبختانه اين فلز غالباً در دل سازه قرار گرفته و توسط سقف و پوششهاي ديگر از محيط خارج و توسط روكارهاي داخلي از محيط داخل ساختمان، مجزا مي‌گردد . در مواردي كه فولاد سازه‌اي در معرض آب (خواه ناشي از نفوذ باران باشد و يا چگالش بخار آب) قرار گيرد، خوردگي رخ مي‌دهد و ممكن است ساختار را به خطر بياندازد . فقط با طراحي مناسب و استفاده صحيح از مصالح مي‌توان از ايجاد چنين شرايطي جلوگيري كرد . جداسازي كامل بخار و دودهاي خورنده در كارخانه‌ها، مي‌تواند به نحو مؤثري به پيشگيري از خوردگي فولاد سازه‌اي در اين ساختمانها كمك كند .

خوردگي فلزات درون‌ بتن و مصالح بنّايي

فولاد مسلح كننده و فولاد پيش تنيده، بخش بزرگي از فلز به‌كار رفته در ساختمانها هستند . شرايط درون بتن توده‌اي و ملات، براي فولاد مطلوب بوده و بسياري از سازه‌هاي بتني قديمي بر عملكرد مناسب و رضايت‌بخش اين مصالح صحه مي‌گذارند . با اين حال نمونه‌هايي وجود دارند كه حاكي از خراب شدن و ضعف عملكرد فلزات مختلف درون بتن و ملات است . علت اين امر كيفيت پايين بتن و مصالح و يا طراحي ضعيف است كه موجب ايجد ضخامت پوششي اندك بر روي فولاد مي‌شود، و يا ناشي از درزبندي اشتباه است كه منجر به ايجاد شكافهايي مي‌شود كه آب را به راحتي نفوذ مي‌دهند . بتن با كيفيت پايين، مثلاً  نسبت آب / سيمان در آن بالا باشد، آب را به مقدار زياد جذب ميكند و اگر آب در خود نمك داشته باشد، فولاد مسلح كننده مسلماً در برابر خطر خوردگي، آسيب پذير خواهد بود . در تمام اين موارد، هيچ جايگزيني براي پوشش مناسبي از بتن با كيفيت خوب، وجود ندارد . استفاده از كلريد كلسيم به عنوان ماده جانبي كه در آب و هواي سرد به بتن اضافه مي‌شود نيز به خورده شدن فولاد كمك مي‌كند . نمونه‌هايي از خوردگي شديد كويلهاي فولادي گرمايش تشعشعي در مواردي كه از كلريد كلسيم استفاده شده، ديده شده است . در جاهايي كه دوغاب ملات اطراف درها حاوي كلريد كلسيم بوده، چهارچوبها شديداً تاب برداشته و باد كرده‌اند؛ خوردگي چهارچوب در فصل مشتركش با بتن، سبب شكم دادن آن شده و مانع درست بسته شدن در مي‌گردد . شكي نيست كه افزودن كلريد كلسيم به بتن، به خورده شدن فلزات درون آن، شدت و سرعت مي‌بخشد . مسئله خوردگي فولاد درون بتن، اكنون توجه بسياري را به خود جلب كرده و دليل آن، استفاده زياد از بتن پيش تنيده و اين واقعيت استت كه حتي مقادير جزئي خوردگي در بتن پيش تنيده مي‌تواند بسيار خطرناك باشد . خوردگي بستهاي فلزي در مصالح بنّايي بستگي به نفوذ آب به درون مصالح دارد . اگر آبي نفوذ نكند، خوردگي قابل اغماض خواهد بود؛ به عنوان مثال بررسيهايي كه روي بستهاي فلزي ساختماني 75 ساله در هاليفاكس صورت گرفت مشخص كرد كه خوردگي ملايم بود و بستها كارايي خود را حفظ كرده‌اند . فلزاتي مانند آلومينيوم، وقتي داخل ملات كار گذاشته مي‌شوند، بايد با لايه قيراندود مناسبي محافظت شوند .

خوردگي فلزات مورد استفاده در تأسيسات ساختمان

دسته‌اي از فلزات براي تأسيسات ساختمان به‌كار مي‌روند . آنهايي كه مسئله خوردگي‌شان بغرنج‌تر است عبارتند از : سيستمهاي حرارتي، آبرساني و دفع فاضلاب .

سيستمهاي حرارتي به دليل انتقال بخار آب يا آب داغ، معمولاً با مشكلات خوردگي روبرو مي‌شوند . اگر آب به درستي تصفيه نشود و يا كلاً تصفيه آب مورد توجه قرار نگيرد، يك ديگ ممكن است دچار خوردگي و پوسيدگي شود كه اين گاهي اوقات منجر به نتايج فاجعه‌آميزي خواهد شد .  لوله‌هاي برگشت چگاليده در سيستمهاي بخار نيز غالباً مشكلات فراواني را بار مي‌آورد كه معمولاً با حضور اكسيژن يا دي‌اكسيدكربن مرتبط مي‌باشد . به كار بردن آب داغ در تماس با پانلهاي گرمايش تشعشعي، به علت خورده شدن كويل از بيرون مسئله‌ساز است . در سيستمهاي حرارتي آب گرم خوردگي درون لوله‌ها نيز مشكل‌آفرين مي‌باشد . منع استفاده از فلزات گوناگون در يك سيستم به منظور جلوگيري از خوردگي گالوانيكي (خورده شدن در اثر تشكيل پيل شيميايي) در نقاط تماس آنها، هشداري عاقلانه است . برخي از مواد ضد خوردگي مثل فسفاتها يا سيلكاتها را مي‌توان براي كاهش خوردگي در مجاورت آب به‌كار برد . نكته حائز اهميت اين است كه استفاده از اين مواد در بخشهايي از سيستم و به‌طور ناقص، از به‌كار نگرفتن آنها خطرناك تر است و به منظور مؤثر بودن آنها، بايد به تمامي قسمتها، توجه كافي و يكسان مبذول داشت .

سيستمهاي تأمين آب تازه، مخصوصاً آب گرم، مشكلات خوردگي فراواني به همراه دارند . اولين عامل، وجود اكسيژن و نمكهاي محلول در آب است . چون هيچ بخشي از آب تازه بازچرخش نمي‌شود، اكسيژن موجود در آن همانند سيستم گرمايش آب داغ، تخليه نمي‌شود و از اين رو، افزودن مواد شيميايي براي كاهش خوردگي، عاقلانه و اقتصادي نيست . در جاهايي كه آب منطقه تحت عنوان آب سخت درجه‌بندي مي‌شود، مي‌توان آن را به آب نرم تبديل كرد . اما اين كار اغلب ميزان خورندگي آب را بالا مي‌برد چرا كه مقداري از اجزاي مسبب تشكيل رسوب در اين فرآيند حذف مي‌شوند . اين مواد غالباً خوردگي را كاهش مي‌دهند زيرا رسوب مي‌تواند ماند يك لايه پوشاننده عمل كند .

دما نيز عاملي مهم در خوردگي ناشي از آب تازه است و از اين‌رو مخازن آب داغ، در معرض حادترين خوردگي قرار دارند . از همه تأثيرپذيرتر، مخازن فولادي گالوانيزه هستند كه براي كيفيتهاي متننوع آب كاربرد دارند . در بسياري از مناطق، خوردگي مخزنهاي گالوانيزه مشكلي جدي بوده و مطالعات فراواني را براي يافتن راه‌حل مناسب به خود معطوف داشته است . مخازن آب داغ بايد در پايين‌ترين دماي ممكن (حداكثر oF 150 ) كار كنند زيرا مشخص شده است كه در بعضي از موارد در صورت كاهش دما از 170 به 150 درجه فارنهايت، عمر مفيد آنها تا 3 برابر افزايش مي‌يابد . لوله‌كشي مسي بايد خارج از محدوده مخزن گالوانيزه و در فاصله چند فوتي آن قرار گيرد . استفاده از گرمكنهاي حجيم خارجي (جانبي) كه در مواقع غيرضروري خاموشند، كمتر از گرمكنهاي شناور كوچك با كنترل ترموستاتيك ايجاد خوردگي مي‌كند . در هر خوردگي، مشكل با در نظر گرفتن دو عامل قابل حل است : كيفيت آب، طراحي و شرايط ناشي از عملكرد سيستم .

استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگي مانند مس، همواره تضميني براي عدم ايجاد خوردگي نيست . مواردي وجود دارد كه در آن، آب حاوي دي‌اكسيدكربن محلول تحت شرايط خاصي از سرويس، خوردگيهاي حادي در لوله‌هاي مسي ايجاد كرده است . آبهاي نرم كه محيط اسيدي ضعيفي دارند (آبهايي با pH پايين) نيز مي‌توانند براي مس خطرناك باشند .

اين موضوع مؤيد اين نكته است كه هر ماده‌اي، تنها در صورتي خوب كار مي‌كند كه در شرايط مطلوب قرار گيرد و اين شرايط براي هر ماده، خاص و متفاوت است . اين امر توجيهي است بر اين كه به‌كارگيري مواد مختلف در يك سيستم، مي‌تواند به خاطر وجود يك اتصال ضعيف و يا تداخل مواد گوناگون كه منجر به خوردگي گالوانيكي مي‌گردد، دردسرساز شود .

/ 2 نظر / 33 بازدید
مسعود

با سلام به شما دوست عزیز از شما دعوت میشود که در راه اندازی تالار گفتمان مهندسی عمران ایران در وب سايت www.civilir.com با ما همکاری کنید. ضمنا من لینک وبلاگ شما را با جستجوی "بزرگترين سايت تخصصي عمران" در گوگل پیدا کردم. منتظرتون مطالب مفید و پربارتون هستیم.