مشروع , بحث , تقرير صدأ الحديد للصف الحادي عشر

مادة حمراء، ضاربة إلى اللون البني، تتشكّل على سطح الحديد أو الصلب عندما يتعرّض للهواء الرطب، وعند استخدام المصطلح بمفرده فإنه يعني صدأ الحديد، الذي يتألف أساساً من أوكسيد الحديد المائي. ويتكوّن الصدأ من اتحاد أوكجسين الهواء مع الحديد في عملية تُعرف بالأكسدة.
ويُمكن إزالة طبقة رقيقة من صدأ الحديد أو الصلب بحكّها، أو باستخدام مسحوق تلميع، أما الطبقات السميكة من الصدأ فتتطلّب استخدام المبرد لإزالتها، كما تستخدم الأحماض لإزالة الصدأ.
شروط حدوث صدأ للعنصر وجود الأكسجين والماء ومحلول الكتروليت .
عملية الصدأ عملية كهروكيميائية تحدث عند السطح البيني للعنصر .
صدأ الحديد :- يعتبر صدأ الحديد هو تفاعل الحديد مع الهواء الرطب لتكوين أكسيد متهدرت وتسمى هذه العملية بالصدأ .
يحدث صدأ الحديد نتيجة تأين الحديد في الماء معطى أيونات الحديد ( || ) وبعد ذلك تختزل الإلكترونات الناتجة من تأين الحديد في الماء الأكسجين المذاب في الماء عند سطح الحديد إلى أيونات هيدروكسيل ثم تتحد أيونات الحديد( || ) مع أيونات الهيدروكسيل ويتكون هيدروكسيد الحديد ( || ) وفى وجود الأكسجين والماء يتأكسد هيدروكسيد الحديد ( || ) إلى هيدروكسيد الحديد ( ||| ) .
ويتكون صدأ الحديد من خليط من (هيدروكسيد الحديد ( || ) ، هيدروكسيد الحديد ( ||| ) ) وعليه يمكن القول بان صدا الحديد يحدث اذا توفر الشرطين معا:
1- الماء او الرطوبة
2 – الهواء ( الاكسجين )
وفي حال غياب احدها لا يحدث الصدأ ( الماء المعزول عن الهواء او خالي من الهواء المذاب والاكسجين او الهواء الجاف )

تهتم الدول الغربية في طرق حماية المنشات ومعالجتها من صدأ حديد التسليح نظرا لكون هذه المشكلة اقتصادية بالمقام الأول .
ففي الولايات المتحدة الأمريكية حصرت تكلفة الصدأ السنوية في العقد السابق بحوالي 150 مليون دولار نتيجة لمشاكل الصدأ علي المباني والجسور والتي تحدث في أمريكا وأوربا نتيجة إذابة الجليد باستخدام الملح .
وفي المملكة المتحدة تقدر تكلفة إصلاح الجسور نتيجة للصدأ في حديد التسليح بحوالي 616 مليون جنيه إسترليني وهذا بإنجلترا وويلز فقط ( 1989م ) وهي فقط 10 % من إجمالي الجسور في المملكة المتحدة .
أما في المنطقة العربية وخاصة دول الخليج فإن المشكلة اعمق و أوسع نتيجة لنقص عمر المنشاة بسبب الصدأ والتكاليف العالية جدا لإعادة العمران ,بالإضافة لتميز دول الخليج بارتفاع درجة الحرارة ونسبة الأملاح العالية ومشاكل المياه الجوفية وتأثيرها , كل هذه العوامل زادت من مشاكل حدوث صدأ الحديد في المنطقة بدرجة كبيره جدا .
إذا من الواضح أن صدأ حديد التسليح في المنشآت الخرسانية يهدد الاستثمارات العقارية في الوطن العربي عامة ودول الخليج العربي بوجه خاص ويؤثر كثيرا في اقتصاد هذه الدول ويستنزف الكثير في أعمال الإصلاح والحماية للمنشات العامة والخاصة , ولا بد من استخدام احدث الطرق لحماية وإصلاح المنشات للمحافظة علي الثروات الوطنية.
يتكون الصدأ بوجه عام نتيجة تعرض الحديد للهواء والماء , والخرسانة بطبيعتها مادة مسامية تحوي رطوبة ولذلك من الطبيعي حدوث صدأ للحديد بداخلها !!!
لكن ليس بالضرورة حدوث الصدأ للحديد في الخرسانة لان الخرسانة مادة قلوية وهي معاكسة للأحماض وبالتالي فإن الخرسانة تقوم بحماية الحديد من الصدأ بتكون طبقة قلوية كثيفة تمنع حدوث الصدأ ( طبقة حماية سلبية ).
ويحدث الصدأ نتيجة تكسير طبقة الحماية السلبية وظهور الصدأ علي سطح حديد التسليح , يبدأ صدأ حديد التسليح في التكون من نقرة صغيره ( Pit Formation ) في السيخ ثم تزداد هذه النقر ويحدث اتحاد بينها مما يكون الصدأ العام .
وهناك أسباب أخرى لتكون الصدأ وهي البكتيريا . وهي بالغالب موجودة بالتربة وتقوم بتحويل الأملاح والأحماض إلي حمض الكبريتيك الذي يهاجم الحديد ويسبب عملية الصدأ .
معدل الصدأ يرتبط بعوامل كثيرة ولكن في منطقتنا الرطوبة ودرجة الحرارة عوامل رئيسيه ومؤثرة بدرجة كبيره جدا في معدلات الصدأ ولذلك يجب التحكم في تلك العوامل ليصبح معدل الصدأ قليل بحيث لا يسبب مشكلة كبيرة علي المنشأة العقارية ..!!
الوقاية خير من العلاج وإذا تم الحفاظ علي المنشاة العقارية من التعرض للصدأ يكون ذلك اكثر واقعية وحفاظا علي الثروة الوطنية .
ويتم تفادي صدأ حديد التسليح في الخرسانة بالتقيد بمواصفات التصميم والتنفيذ وبإتباع الكودات المختلفة الخاصة بتصميم القطاعات الخرسانية والتي تعمل علي تقليل احتمالات حدوث الصدأ في حديد التسليح .
ومن العوامل المهمة في حماية المباني الخرسانية من صدأ حديد التسليح طريقة استخدام الخرسانة وتحديد محتوي الإسمنت والاهتمام بالمعالجات الخرسانية أثناء التنفيذ .
وهناك طرق مختلفة لحماية حديد التسليح من الصدأ من أهمها :
1. موانع الصدأ
وهي نوعين يعتمد النوع الأول علي حماية الطبقة السلبية حول حديد التسليح ويعتمد النوع الآخر علي منع توغل الأكسجين داخل الخرسانة .
2. استخدام الحديد المجلفن Galvanized Bar
ويعتبر الحديد المجلفن ذو كفاءه مناسبة خصوصا للمباني التي تتعرض للكربنه .
3. دهان حديد التسليح بالابوكسي
هذه الطريقة أعطت نتائج إيجابية وخاصة لحديد التسليح المعرض لمياه البحر
4.الفولاذ Stainless Steel
نظرا لارتفاع تكاليف هذا النوع من الحديد فإن استخدامه يتم في نطاق محدود
5.حماية أسطح الخرسانة من النفاذ يه
وذلك إما باستخدام مادة سائله يتم رشها أو دهانها أو ألواح وطبقات من المطاط أو البلاستيك ( membrane