السبت، 7 سبتمبر 2013

ثانيا وثالثا : إضافات الهواء المحبوس ومنع اجتراف الإسمنت بفعل الماء

 إضافات الهواء المحبوس

إن الهدف من استخدام هذه الإضافات هو تقليل وزن الخرسانة وزيادة المتانة زخاصة المقاومة للصقيع ويتم ذلك عن طريق إحداث فقاعات هوائية دقيقة غير متصلة موزعة توزيعا منتظما خلال الكلتة الخرسانية وتبقى كذلك بعد تصلد الخرسانة .

ويمكن أن يتم ذلك بطريقتين إما بإضافة مواد تحدث رغاوي وذلك أثناء خلط الخرسانة مثل بعض المركبات العضوية كالأصماغ الخشبية والزيوت والمنظفات الصناعية أو عن طريق اسنخدام مواد صلبة تتفاعل مع الإسمنت وتنتج غاز الهيدروجين على هيئة فقاعات دقيقة كثيرة مثل مسحوق بودرة الألمنيوم وبودرة الزنك والماغنيسيوم .

وتستخدم هذه المواد بنسب تترواح من 0,01 % إلى 0,03 % من وزن الأسمنت وتحدث هواء محبوس يتراوح من 5 % إلى 15 % من حجم الخرسانة ولا تؤثر هذه الإضافات على زمن شك الخرسانة بينما تؤدي إلى زيادة إنكماش الجفاف وتقل المقاومة فقد وجد أن هناك علاقة عكسية بين نسبة الهواء المحبوس في الخلطة ومقاومة الضغط للخرسانة حيث تقل المقاومة بمعدل حوالي 5 % تقريبا لكل نسبة هواء محبوس مقدارها 1 % .
 

 إضافات منع اجتراف الأسمنت بفعل الماء

عند صب الخرسانة تحت الماء يعمل الماء على اجتراف الأسمنت من الخرسانة وينتج عن ذلك نقص في مقاومتها وتعكر في المياه المحيطة بها ولهذا السبب يستخدم هذا النوع من الإضافات التي تعتبر من أحدث أناوع الإضافات الموجودة في السوق حاليا وتعمل هذه الإضافات على تكوين جل في الماء المحيط بحبيبات الإسمنت فتحميه من الإجتراف بفعل الماء كما تعمل على زيادة اللزوجة والتماسك بين جزيئات الخرسانة وتحسن من مقاومتها للإنفصال ويستخدم هذا النوع من الإضافات أيضا في إنتاج الخرسانة عالية السيولة أو الخرسانة ذاتية الدمك حيث تقوم هذه الإضافات بمقاومة الإنفصال الحبيبي وزيادة التماسك للخرسانة وتتكون هذه الإضافات من بوليمرات أكريليكة أو مركبات سليولوزية على هيئة بودرة قابلة للذوبان في الماء وتضاف إلى الخلطة بنسبة تقريبية 1% من وزن الإسمنت .

ويمكن تلخيص تأثير هذا النوع من الإضافات فيما يلي :

1) تتحسن قدرة الخرسانة على مقاومة الإنفصال لمكوناتها .
2) تتحسن مقاومة الخراسنة للنزيف بدرجة كبيرة .
3) الخرسانة المحتوية على هذه الإضافات يكون لديها القدرة على الإنسياب والتسوية الذاتية .
4) النوع السيولوزي من هذه الإضافات يعمل على تأخير الشك الإبتدائي والنهائي حسث قد يصل الشك الإبتدائي إلى أكثر من 18 ساعة بينما يزيد الشك النهائي إلى ما يقرب من 48 ساعة .
5) تؤدي هذه الإضافات إلى نقص نقاومة الضغط للخراسنة المصبوبة تحت الماء بنسبة قد تصل إلى 20% إذا ما قورنت بمقاومة الضغط للخرسانة المماثلة والمصبوبة في الهواء .

النوع الثاني والثالث : المؤجلات والمعجلات

 إضافات تأخير الشك ( المؤجلات ) Retarders


يؤخر هذا النوع من الإضافات شك الإسمنت أي تزيد زمن شك وتصلد الخرسانة وتقلل درجة حرارة الإماهة للأسمنت فيقل معدل زيادة المقاومة وقد تسبب المؤجلات زيادة الإنكماش اللدن في الخرسانة ولكن ليس لها تأثير يذكر على الخواص الطبيعية والميكانيكية للخرسانة المتصلدة .

إن الهدف من استعمال المؤجلات هو عمل خرسانة في الأجواء الحارة حيث يحدث الشك الإبتدائي للأسمنت سريعا جدا وإذا ككانت ظروف صب الخرسانة صعبة ويلزم جعل المونة الإسمنتية لدنة أو سائلة لمدة طويلة وتستخدم إذا كانت هناك رسالة من الأسمنت ذات زمن شك صغير جدا وكذلك تستخدم للحصول على خرسانة ذات ركام بارز ظاهر بسطحها .
وتعتبر الكربوهيدرات والسكر وأملاح الزنك والفوسفات من أهم المركبات المستخدمة في هذا المجال .

 إضافات تعجيل الشك ( المعجلات )Accelerators 


ترتكز وظيفة المعجلات على تعجيل أو تسريع شك الإسمنت أي أنها تقلل زمن شك وتصلد الخرسانة وبالتالي يزداد معدل التصلد وكذلك تزداد الحرارة المنبعثة المبكرة .

وتستخدم المعجلات بغرض التعجيل بالشك في حالة إزالة تأثير تأخر الشك الناتج من درجات الحرارة المنخفضة أوإزالة تأثير تأخر الشك النتاج من استخادم اضافة أخرى أو في حالة اعمال الطورائ مثل وقف رشح المياه في الخزانات وتستخدم المعجلات ايضا بغرض لحصول على خرسانة مبكرة المقاومة كما في حالة إزالة الفرم مبكرا أو التعجيل بزمن استخدام المنشأ الخرساني أو تقليل المدة المطلوبة للمعالجة وتستخدم ايضا بغرض الحصول على خرسانة تقاوم الصقيع وذلك نتيجة الحرارة المنبعثة المبكرة .

ويجب الإنتباه هنا إلى ضرورة عدم زيادة نسبة هذه الإضافات عن الحد الأقصى وذلك مخافة حدوث الشك الخاطف وكما يجب الغنتباه إلى ضرورة استخدامها في الاجواء الحارة بحساب دقيق وحذر شديد لتلافي حدوث شروخ الإنكماش .

النوع الأول: مخفضات الماء ( الملدنات والملدنات الفائقة )

 مخفضات الماء ( الملدنات والملدنات الفائقة )

درجة تخفيض الماء للنوع A من 6 إلى 12 % ودرجة تخيض الماء للنوع  F من 12 إلى 30 % بشرط ثبات قوام الخرسانة .
تتركز وظيفة هذا النوع بتحسين خواص الخرسانة الطازجة وذلك بزيادة القابلية للتشغيل وزيادة السيولة مع ثبات نسبة م/س هذا أولا أما ثانيا فالحصول على خرسانة ذاتية الدمك هي واحدن من الوظائف وكذلك تحسين خواص الخرسانة المتصلدة وذلك بتخفيض نسبة ك/س في الخلطة مع ثبات درجة القابيلة للتشغيل وبالتالي الحصول على خرسانة عالية المقاومة وكذلك الحصول على خرسانة ذات مقامة مبكرة عالية وأيضا الحصول على خرسانة عالية الأداء قليلة النفاذية .

ولاختيار الملدنات والملدنات الفائقة أسس حيث ينبغي أن يكون اختيار نوع مادة الملدن على الأسس التالية :

معدل تخفيض ماء الخلط ومعدل فقد القابيلة للتشغيل والتأثير على زمن الشك والتوافق كع الإسمنت المستخدم والمقاومة الناتجة للخرسانة والثمن والتكاليف .

إن الملدنات والملدنات الفائقة عبارة عن مواد بوليمرية تأخذ تركيبات كيمائية متنوعة من أهمها

الأساس الكيمائي للملدنات

لجنوسلفونيت      Ligno-Sulfonate
أحماض الهيدروإكسيكربوإكسلك   Hydroxycarboxylic Acids
كربوهيدرات    Carbohydrates

الأساس الكيمائي للملدنات الفائقة

لجنوسلفونيت معدل    Modified Ligno - Sulfonate
ميلامين فورمالدهيد   Melamine Formaldehyde
نفثالين فورمالدهيد    Naphthaline Formaldehyde
فينول فورمالدهيد      Phenol Formaldehyde
ناتج تكثيف بيتا نفثالين سلفونيت  Beta-naphthaline Sulfonate 

إن كيفية عمل الملدنات أو الملدنات الفائقة في تسييل الخرسانة يأخذ واحدا أو أكثر من الصور التي سأذكرها الآن فهي تعمل على تشتيت حبيبات الأسمنت المتكتلة وإطلاق المياه المحبوسة بينها وإحداث التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات والعمل على تشحيم الطبقة الرقيقة بين حبيبات الإسمنت وتأجيل عملية الإماهة السطحية لحبيبات الأسمنت مع ترك المزيد من المياه لتسييل الأسمنت وتقليل الشد السطحي للمياه وتغير البنية التركيبية في منتجات تفاعلات الإماهة .
   

أولا : إضافات تخفيض الماء والتحكم بالشك

إضافات تخفيض الماء والتحكم بالشك

وهذه الإضافات هي أهم وأكثر أنواع الإضافات استخادام وشيوعا في مجال للخرسانة وهي تختص يتقليل ماء الخلط بدرجات متفاوتة والتحكم في تصلب الخرسانة بالتأخير أو التعجيل وتنقسم هذه المجموعة إلى سبعة أنواع مختلفة وتميزها المواصفات الأمريكية بالحروف كالآتي

إضافات تخفيض ماء خلط الخرسانة
ASTM C494-TYPE A
إضافات تأخير الشك
ASTM C494 - TYPE B
إضافات تعجيل الشك
ASTM C494 - TYPE C
إضافات تخفيض ماء الخلط وتأخير الشك
ASTM C494 - TYPE D
إضافات تخفيض ماء الخلط وتعجيل الشك
ASTM C494 - TYPE E
إضافات تخفيض ماء خلط الخرسانة بدرجة عالية
ASTM C494 - TYPE F
إضافات تخفيض ماء خلط الخرسانة بردجة عالية وتأخير الشك
ASTM C494 - TYPE G

وكما يتضح فإن الأنواع السبعة السابقة بهذه المجموعة من الإضافات ينحصر تأثيرها في واحد أو أكثر من التأثيرات الثلاث الرئيسية الآتية :

1) تخفيض ماء الخلط ( الملدنات والملدنات الفائقة )
2) تأخير الشك ( المؤجلات )
3) تعجيل الشك ( المعجلات )   

وسأعمد الآن إلى شرح كل نوع على جانب خاص ليتسنى لنا التمييز فيما بينها 


الجمعة، 6 سبتمبر 2013

الإضافات بشكل عام Additives In General

الإضافات بشكل عام

تتركب الخرسانة من اركام والأسمن وماء الخلط وفي بعض الأحيان تستخدم بعض الإضافات الكيميائية بغرض تحسن بعض الصفات المهينة في الخرسانة وفي هذا الباب سنتناول ببعض التفصيل الإضافات الكيميائية من حيث أنواعها ووظائفها وخصائصها وكيفية الإستفادة منها وخاصة تلك التي تتعلق بالخرسانة الطازجة .

تعرف الإضافات على انها مواد غير الركام والأسمنت والماء تضاف إلى الخلطة الخرسانية أثناء عملية الخلط بكميات صغيرة جدا بغرض إعطاء الخرسانة الطازجة أو الخرسانة المتصلدة خواص معينة مطلوبة مثل :تحسين القابلية للتشغيل دون زيادة ماء الخلط والتعجيل بالشك أو التأخير فيه وتقليل معدل فقد الهبوط للخرسانة وتحسين القدرة على ضخ الخرسانة والحد من حدوث الإنفصال الحبيبي وزيادة المقاومة المبكرة للخرسانة والحصول على خرسانة عالية المقاومة وتحسين خواص الخرسانة المتصلدة مثل مقاومة البري وكذلك الحصول على خرسانة غير منفذة للماء أو خرسانة خلوية أو خرسانة ذات صفات خاصة .

وقد وضع المهندسون عدة اشتراطات يجب اتباعها عند العزم على استخدام الإضافات إذ يجب أن لا تؤثر تأثيرا ضارا على الخرسانة أو حديد التسليح كما ويجب أن تتناسب الفوائد الناتجة من استخادم الإضافات مع الزيادة في التكاليف ويجب عدم إضافة كلوريد الكالسيوم أو الإضافات التي أساسها من الكلوريدات بتاتا إلى الخرسانة المسلحة أو الخرسانة سابقة الإجهاد أو الخرسانة التي بها معادن مدفونة ويجب التاكد من مدى ملائمة وفاعلية أي من الإضافات بواسطة الخلطات التجريبية وإذا تم استخاد منوعين أو أكثر من الإضافات في نفس الخلطة الخرسانية فيلزم أن تتواجد معلومات كافية لبيان مدى تداخلهما والتاكد من مدى توافقهما ويراعى أيضا أن سلوك الإضافات مع الأسمنتات المخلوطة أو عالية المقاومة للكبريتات يختلف عنه في حالة الإسمنت البورتلاندي لذلك يجب أن تتوافر كعلومات كافية عن مدى الاداءية السليمة للإضافات مع الأنواع المختلفة من الأسمنت وفي النهاية فإنه يلزم توريد الإضافات معبأة داخل براميل أو أوعية مغلقة بإحكام ومطبوع عليها الإسم التجاري وتاريخ الإنتاج ومدة الصلاحية وكذلك شهادة بخواص الإضافة الموردة ومطابقتها للمواصفات القياسية ذات الصلة كما يجب تخزين الإضافت بطريقة تحميها من الرطويبة وأشعة الشمس والحرارة .

يوجد العديد من الإضافات الكيميائية التي تستخدم مع الخرسانة ويمكن تقسيمها إلى المجموعات التالية

1) إضافات تخفيض الماء والتحكم في الشك ( سبعة أنواع )
2) إضافات الهواء المحبوس
3) إضافات لمنع نفاذ الماء بالخرسانة
4) إضافات لمقاومة اجتراف الأسمنت بفعل الماء
5 ) إضافات تلوين الخرسانة
6) إضافات أخرى متنوعة 

الخاصية الرابعة : النضح

النضح

يعرف النضح بأنه تكون طبقة من الماء على سطح الخرسانة المصبوبة حديثا بعد دمكها وتسويتها .

ويحدث النضح نتيجة لعدة أسباب نذكر منها هنا كثرة الدمك الذي يؤدي إلى هبوط المكونتاا لثقيلة ( الركام ) إلى أسفل وصعود العجينة الأسمنيتة إلى أعلى وكذلك زيادة ماء الخلط وتتلخص أضرار  النضح تتلخص فيما يلي

 أولا احتواء الطبقة العليا على نسبة عالية من الماء مما يسبب وجود فراغات في تلك الطبقة نتيجة تبخر الماء وبالتالي ضعف مقاومة الخرسانة
 وثانيا فعند صعود الماء إلى أعلى قد يحمل معه جزيئات ناعمة من الأسمنت تكون طبقة هشة على السطح بعد تبخر الماء وجفافه ولذلك يلزم إزالة هذه الطبقة قبل الإستمرار في الصب
وأما الضرر الثالث فيتمثل بتراكم طبقة رقيقة من الماء تحت سطوح الركام الكبير والحديد مما يؤدي إلى فراغات وضعف قوة التماسك بين الخرسانة وحديد التسليح .

ولملافاة ظاهرة النضح يجب استعمال كمية ماء خلط مناسبة وعدم استعمال خلطات مبتلة جدا أو بها نسبة قليلة من المواد الناعمة مثل الأسمنت والرمل ، كما إن استخدام نسبة من الملدنات في الخلطة يؤدي إلى تحسين خواص الخرسانة وحديد التسليح ويعمل على تقليل ماء الخلط وتلاشي ظاهرة النضح