تقنية جديدة لتغليف حديد التسليح بالفولاذ المقاوم للصدأ تطيل عمر الجسور الخرسانية

يُعد الصدأ، وربما بشكل مفاجئ، آفة الخرسانة الحديثة.

تُدعم معظم الهياكل الخرسانية بحديد التسليح الفولاذي لإضافة القوة، ولكن إذا تآكل المعدن، فقد يتسبب ذلك في فشل الخرسانة قبل الأوان. تُعد الجسور، المعرضة للمياه والملح، من أكثر الهياكل عرضة للخطر. يحتاج حوالي ثلث الجسور في الولايات المتحدة إلى الإصلاح أو الاستبدال، وهو ما قد يكلف ما يقرب من 400 مليار دولار على مدى العقد المقبل.

هناك العديد من الطرق التي يتعامل بها المهندسون مع الصدأ، بدءًا من طلاء حديد التسليح بالإيبوكسي إلى صب خرسانة إضافية لكسب بعض الوقت قبل أن تصل المياه المتسربة إلى حديد التسليح. في النهاية، تفشل هذه الإجراءات أيضًا. الطريقة الوحيدة لمنع الصدأ المسبب للمشاكل حقًا هي استخدام حديد التسليح المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو ليس رخيصًا.

قال ستيفن جيبيل، الشريك المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Allium Engineering، لموقع TechCrunch: "إنه باهظ الثمن بحيث لا يمكن استخدامه في كل جسر". لذلك، لن تلجأ إليه المدن والولايات إلا في أكثر الامتدادات أهمية.

لكن Allium تقترح حلاً وسطًا، نوعًا ما، عن طريق تغطية حديد التسليح العادي بطبقة رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ لإطالة العمر الافتراضي المتوقع للجسر من 30 إلى 100 عام.

قال صموئيل ماكالبين، الشريك المؤسس والمدير التقني لشركة Allium: "طالما أننا نحصل على تغطية كاملة للسطح، فإن طبقة رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ كافية لمقاومة التآكل لمئات أو آلاف السنين".

استُخدم حديد التسليح المغطى بالفولاذ المقاوم للصدأ الذي تنتجه الشركة الناشئة مؤخرًا في العديد من عمليات استبدال أسطح الجسور، بما في ذلك جسر على الطريق السريع 91 في ماساتشوستس وآخر على الطريق السريع 101 في مقاطعة ميندوسينو بكاليفورنيا. كما ساهمت الشركة في بناء حوض قوارب تجاري في كي ويست بفلوريدا، حسبما صرحت Allium حصريًا لموقع TechCrunch.

بالنسبة للجسور الحيوية التي تحمل الكثير من حركة المرور، يحدد المهندسون أحيانًا الفولاذ المقاوم للصدأ، والذي يكلف حوالي خمسة أضعاف تكلفة حديد التسليح العادي. تعتبر الحكومات أن التكاليف الإضافية تستحق العناء إذا لم تضطر إلى إغلاق شريان رئيسي.

ولكن بالنسبة لمعظم الجسور الأخرى، فإنهم يميلون إلى تحديد حديد التسليح المطلي بالإيبوكسي، والذي يزيد سعره بنسبة تتراوح بين 25% إلى 50% فقط عن حديد التسليح غير المطلي. يحتاج حديد التسليح المطلي بالإيبوكسي إلى التخزين في مكان مغطى، ويجب إصلاح أي بقع ملحومة أو خدوش في الطلاء، وكلاهما يضيف تكاليف غير مباشرة إضافية.

تقدم Allium حديد التسليح المغلف بالفولاذ المقاوم للصدأ كبديل للحديد المطلي بالإيبوكسي. تهدف الشركة إلى مطابقة سعر طلاء الإيبوكسي وربما تقليله في المستقبل. قال جيبيل إنه عند التركيب، يجب أن يكون حديد التسليح من Allium أقل تكلفة لأنه لا يحتاج إلى التعامل معه بعناية فائقة. كما أن حديد التسليح الذي تنتجه الشركة الناشئة لن يحتاج إلى خرسانة إضافية تُضاف أحيانًا إلى الجسور لتأخير الصدأ.

قال جيبيل: "هذه الطبقة الإضافية من الخرسانة ليست هيكلية. إنها تهدف فقط إلى عزل حديد التسليح وتأخير المدة التي يستغرقها الملح للوصول إلى حديد التسليح". يمكن أن يؤدي التخلص من ذلك إلى تقليل استخدام الأسمنت بنسبة 10%. وبما أن حديد التسليح ليس عرضة للتآكل، فيجب أن يسمح لإدارات النقل بتحديد استخدام أنواع أسمنت أكثر صداقة للبيئة، والتي تميل إلى أن تكون أقل قلوية من الخلطات القياسية، حسبما قال ماكالبين.

تغلف عملية Allium كتلًا فولاذية بوزن 7000 رطل بطبقة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وذلك بلحام الأسلاك على السطح الخارجي حتى يتم تغليفها بالكامل. ثم تُمرر هذه الكتلة، التي يتراوح حجمها عادةً بين ستة وثمانية بوصات مربعة وطولها 40 قدمًا، عبر سلسلة من البكرات حتى تصل إلى السماكة المطلوبة، والتي تتراوح من حوالي ثلث بوصة إلى بضع بوصات في القطر.

قال جيبيل: "من خلال تغليف مساحة سطح أصغر بطبقة أكثر سمكًا ودمجها في عملية المطاحن، يمكننا القيام بشيء أرخص بكثير، وأكثر قابلية للتطوير، وأسهل بكثير في التحكم في جودته".

بينما يتم ترقيق الكتلة، وتزداد طولها بما يصل إلى 150 مرة في هذه العملية، يزداد الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا. في النهاية، ينتهي كل قطعة من حديد التسليح بحوالي 0.2 ملم من غلاف الفولاذ المقاوم للصدأ.

حتى مع هذه الكمية الصغيرة، قال ماكالبين: "لن يتآكل هذا الفولاذ المقاوم للصدأ داخل الخرسانة، بشكل أساسي".