إضافات الخرسانة
تترکب الخرسانة من الرکام والأسمنت وماء الخلط وفى بعض الأحيان تستخدم بعض الإضافات الكيميائية بغرض تحسين بعض الصفات المعينة فى الخرسانة.
الإضافات هى مواد - غير الرکام والأسمنت والماء- تضاف إلى الخلطة الخرسانية أثناء عملية الخلط بكميات صغيرة جداً بغرض إعطاء الخرسانة الطازجة أو الخرسانة المتصلدة خواص معينة مطلوبة مثل:
- تحسين القابلية للتشغيل للخرسانة الطازجة دون زيادة ماء الخلط.
- التعجيل أو التأخير فى الشك.
- تقليل معدل فقد الهبوط للخرسانة.
- تحسين القدرة على ضخ الخرسانة.
- الحد من حدوث الإنفصال الحبيبى.
- زيادة المقاومة المبكرة للخرسانة.
- الحصول على خرسانة عالية المقاومة.
- تحسين خواص الخرسانة المتصلدة مثل مقاومة البرى.
- الحصول على خرسانة غير منفذة للماء أو خرسانة خلوية أو خرسانة ذات صفات خاصة.
الإشتراطات العامة المطلوبة عند استخدام الإضافات الخرسانیة
١- يجب أن لا تؤثر تأثيراً ضاراً على الخرسانة أو حديد التسليح.
٢- أن تتناسب الفوائد الناتجة من إستخدام الإضافات مع الزيادة فى التكاليف.
٣- يجب عدم إضافة کلوريد الكالسيوم أو الإضافات التى أساسها من الكلوريدات بتاتاً إلى الخرسانة المسلحة أو الخرسانة سابقة الإجهاد أو الخرسانة التى بها معادن مدفونة.
٤- يجب التأکد من مدى ملائمة وفاعلية أى من الإضافات بواسطة خلطات تجريبية.
٥- إذا إستخدم نوعين أو أکثر من الإضافات فى نفس الخلطة الخرسانية فيلزم أن تتواجد معلومات کافية لبيان مدى تداخلهما والتأکد من مدى توافقهما.
٦- يراعى أن سلوك الإضافات مع الأسمنتات المخلوطة أو عالية المقاومة للكبريتات يختلف عنه فى حالة الأسمنت البورتلاندى. لذلك يجب أن تتوافر معلومات کافية عن مدى الأدائية السليمة للإضافات مع الأنواع المختلفة من الأسمنت.
٧- يلزم توريد الإضافات معبأة داخل براميل أو أوعية محكمة الغلق ومطبوع عليها الإسم التجارى وتاريخ الإنتاج ومدة الصلاحية وکذلك شهادة بخواص الإضافة الموردة ومطابقتها للمواصفات القياسية ذات الصلة. کما يجب تخزين الإضافات بطريقة تحميها من الرطوبة ومن أشعة الشمس والحرارة.
أنواع الإضافات
يوجد العديد من
الإضافات الكيميائية التى تستخدم مع الخرسانة ويمكن تقسيمها إلى
المجموعات الآتية:
١- إضافات تخفيض الماء والتحكم فى الشك (سبعة أنواع).
٢- إضافات الهواء المحبوس.
٣- إضافات لمنع نفاذ الماء بالخرسانة.
٤- إضافات لمقاومة إجتراف الأسمنت بفعل الماء
٥- إضافات لتلوين الخرسانة.
٦- إضافات أخرى متنوعة.
إضافات تخفیض الماء و التحکم في الشک
وهذه الإضافات هى أهم وأکثر أنواع الإضافات إستخداماً وشيوعاً فى مجال الخرسانة وهى تختص بتقليل ماء الخلط (بدرجات متفاوته) والتحكم فى تصلب الخرسانة بالتأخير أو التعجيل. وتنقسم هذه المجموعة إلى سبعة أنواع مختلفة وتميزها المواصفات الأمريكية
ASTM C 494 بالحروف من A الی G کما یلي:
١- إضافات تخفيض ماء خلط الخرسانة ASTM C494 - Type A
٢- إضافات تأخير الشك ASTM C494 - Type B
٣- إضافات تعجيل الشك ASTM C494 - Type C
٤- إضافات تخفيض ماء الخلط وتأخير الشك ASTM C494 - Type D
٥- إضافات تخفيض ماء الخلط وتعجيل الشك ASTM C494 - Type E
٦- إضافات تخفيض ماء خلط الخرسانة بدرجة عالية ASTM C494 - Type F
٧- إضافات تخفيض ماء خلط الخرسانة بدرجة عالية وتأخير الشك ASTM C494 - Type G
وکما نرى فإن الأنواع السبعة السابقة بهذه المجموعة من الإضافات ينحصر تأثيرها فى واحد أو أکثر من التأثيرات الثلاث الرئيسية الآتية:
١- تخفيض ماء الخلط (الملدنات والملدنات الفائقة ASTM Type A, F )
توجد
الملدنات (البلاستسيزر) و الملدنات الفائقة (السوبربلاستسيزر) عموماً فى صورة سائلة وتضاف الى الخلطة الخرسانية بنسبة تتراوح من ١% إلى ٣% من وزن الأسمنت وهى أکثر وأهم أنواع الإضافات إستخداماً وشيوعاً. وقد وجد أن نسبة ٣% من الملدنات الفائقة تعطى أفضل النتائج.
والفرق بين النوعين A و F هو ان درجة تخفیض الماء بالنسبة الی للنوع A (الملدنات) تتراوح من ٦ إلى ١٢ % عند ثبات قوام الخلطة الخرسانية. أما بالنسبة للنوع F (الملدنات الفائقة) فإن درجة تخفيضها للماء تزيد عن ١٢ % وقد تصل إلى ٣٠ % عند نفس قوام الخلطة الخرسانية.
وظائفها
- تحسين خواص الخرسانة الطازجة وذلك بزيادة القابلية للتشغيل وزيادة السيولة مع ثبات نسبة (م/س)
- الحصول على خرسانة ذاتية الدمك.
- تحسين خواص الخرسانة المتصلدة وذلك بتخفيض نسبة (م/س) فى الخلطة مع ثبات
- درجة القابلية للتشغيل وبالتالى الحصول على خرسانة عالية المقاومة
- الحصول على خرسانة ذات مقاومة مبكرة عالية
- الحصول على خرسانة عالية الأداء قليلة النفاذية
- الحصول على خرسانة بدون إنفصال حبيبى أو نضح
أسس اختیار الملدنات و الملدنات الفائقة
١- معدل تخفيض ماء الخلط ٢- معدل فقد القابلية للتشغيل
٣- التأثير على زمن الشك ٤- التوافق مع الأسمنت المستخدم
٥- المقاومة الناتجة للخرسانة ٦- الثمن و التكاليف.
کیفیة عمل الملدنات
کیفیة عمل المدنات و الملدنات الفائقة في تسییل الخرسانة یأخذ واحدة إو اکثر من الصور الآتیة:
١- تشتيت حبيبات الأسمنت المتكتلة وإطلاق المياه المحبوسة بينها.
٢- إحداث التنافر الكهروستاتيكى بين الجزيئات.
٣- العمل علىتشحيم الطبقة الرقيقة بين حبيبات الأسمنت.
٤- تأجيل عملية الإماهة السطحية لحبيبات الأسمنت مع ترك المزيد من المياه لتسييل الأسمنت.
٥- تقليل الشد السطحى للمياه.
٦- تغير البنية الترآيبية فى منتجات تفاعلات الإماهة.
إن جزئيات الأسمنت البورتلاندى العادى تتميز بميلها الشديد للتكتل عندما تخلط مع الماء وهذا الميل هو حصيلة لتفاعلات داخلية متنوعه مثل التفاعلات الالكتروستاتيكية بين الشحنات المتضادة وآذلك تفاعلات عملية الإماهة المتنوعة. إن عملية التكتل تقود إلى تشكيل شبكة من الجزئیات حيث تقوم هذه الشبكة بحجز نسبة من الماء.
يكون هذا مطلوباً لإتمام عملية الإماهة وکذلك توفير التشغيلية المطلوبة فى الخرسانة. ويترتب على ذلك حدوث زيادة فى اللزوجة الظاهرية للنظام الأسمنتى. ودور الملدنات أو الملدنات الفائقة هنا هو العمل على فصل حبيبات الأسمنت المتكتلة عن بعضها ومن ثم الحصول على توزيع متجانس للمياه وإتصال مثالى بين المياه وحبيبات الأسمنت.
٢- تأخير الشك (المؤجلات ASTM Type B )
تؤخر شك الأسمنت أى تزيد زمن شك و تصلد الخرسانة وتقلل درجة حرارة الإماهة للأسمنت وقد تسبب المؤجلات زيادة الإنكماش Rate of Strength Gain فيقل معدل زيادة المقاومة اللدن فى الخرسانة ولكن ليس لها تأثير يذآر على الخواص الطبيعية والميكانيكية للخرسانة المتصلدة. الهدف من هذة الإضافات هو :
- عمل خرسانة فى الأجواء الحارة حيث يحدث الشك الإبتدائى للأسمنت سريعاً جداً.
- إذا کانت ظروف صب الخرسانة صعبة ويلزم جعل المونة الأسمنتية لدنة أو سائلة لمدة طويلة.
- إذا کانت هناك رسالة من الأسمنت ذات زمن شك صغير جداً.
- الحصول على خرسانة ذات رکام بارز ظاهر بسطحها.
٣- تعجيل الشك (المعجلات ASTM Type C )
تعجل أو تسرع من شك الأسمنت أى تقلل زمن شك و تصلد الخرسانة وبالتالى يزداد معدل التصلد وکذلك تزداد الحرارة المنبعثة المبكرة و الهدف منها هو :
- التعجیل بالشک
- الحصول علی خرسانة مبکرة المقاومة
- الحصول علی خرسانة تقاوم الصقیع و ذلک نتیجة الحرارة المنبعثة المبکرة
فنجد مثلاً أن النوع D عبارة عن مزيج من النوعين A , B.
أما النوع E عبارة عن مزيج من النوعين A , C.
و أما النوع G عبارة عن مزیج من النوعین B و F.
