إضافات تقليل التفاعل القلوي بين الركام والأسمنت

ما هي إضافات تقليل التفاعل القلوي؟

في البداية تفاعل قلويات السيليكا هو تفاعل كيميائي بين القلويات في الأسمنت والركام غير المستقر كيميائياً ويُسبب تمدد وتشقق الخرسانة، في الدراسة الحالية يتم دراسة آثار شكل المكلّس اللامائي من الكاولين المعدني الطيني، وهو خليط معدني تم إدخاله حديثًا يظهر خاصية تفاعل البوزلان الممتاز. هذه الدراسة قامت بإعداد قذائف الهاون بنسب استبدال مُختلفة للميتاكاولين واختبار تفاعلية السيليكا القلوية واختبار قوة الضغط واختبار التدفق. أيضاً قامت بتحليل التغييرات المعدنية في معجون الأسمنت المائي عن طريق التحليل النوعي. حيث أن خلط المكلّس اللامائي يُسبب في تفاعل البوزولاني السريع وتفاعل الماء ممّا أدى إلى انخفاض سريع في المحتوى البورتلاندي لمعجون الأسمنت المائي.

تم تقليل التوسع بشكل فعال حيث أستبدل المكلّس اللامائي الأسمنت بأكثر من 15%. وأدّى ذلك إلى إاخفاض كميات البورتلانديت المتاحة إلى أقل من 10% في معجون الأسمنت. يُعتبر تثبيط التوسع عن طريق خلط المكلّس اللامائي نتاج عن العمليات المشتركة التي تم تثبيط تشكيل جل سيليكات الكالسيوم الضار وتأثير اختراق المحلول القلوي في الخرسانة بسبب تكوين أكثر كثافة وأكثر معجون أسمنتي متجانس ناجم عن تأثير البوزولاني. تم تطوير قوة مُبكّرة أعلى في أول 7 أيام من الخرسانة العادية عندما كانت نسب استبدال الميتاكاولين أعلى من 15 %. وأيضًا، كانت القوة المتأخرة 28 يومًا أعلى بكثير من الخرسانة العادية لجميع نسب الاستبدال للميتاكاولين. تعكس أنماط تطوير القوة الميكانيكية للخرسانات المخلوطة بالميتاكاولين تفاعل البوزولاني السريع وخصائص الترطيب للميتاكاولين.

وصف إضافات تقليل التفاعل القلوي:

تقوم هذه المواد الكيميائية بمنع واحدة من مشاكل متانة الخرسانة الشائعة هي تفاعل السليكا القلوي، ويُمكن أن تساعد الباحثين في تحديد المواد الكيميائية المحتملة المستخدمة على نطاق واسع وتقييم هذه الحلول الكيميائية لمنع تفاعل السليكا القلوي مع الفهم السليم للآليات، وتحديد الفجوات البحثية من أجل وضع مبادئ توجيهية وخطة تنفيذ بشأن استخدام هذه المواد الكيميائية في البحوث المستقبلية.

أظهرت العديد من الهياكل الخرسانية تدهورًا بسبب تفاعلات التمدد القلوية الكلية. تم إعداد مراجعة لوصف طبيعة التفاعلات القلوية الكلية وطرق الاختبار التي تم اعتمادها لتقييم الركام لإمكاناتها للتسبب في التوسع والطرق المقترحة لمواجهة هذا التفاعل. يبدو أن بعض الأساليب فعّالة ولكن يجب القيام بالمزيد من العمل قبل إثبات فعالية البعض الآخر. تم مناقشة النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام مواد مضافة مثل دخان السيليكا ومواد سليكونية أخرى مثل الرماد المتطاير والخبث ورماد قشر الأرز. وقد أظهرت بعض المواد الكيميائية القائمة على مركبات الليثيوم أنها واعدة، كما أن لديها أيضًا مركّبات أخرى غير الليثيوم.

طرق ممكنة للوقاية من الاضطرابات القلوية:

إنَّ الخرسانة التي تحتوي على الركام التفاعلي يتم فيها استخدام الخلطات الكيميائية (أملاح الليثيوم) أو بشكل أكثر شيوعًا، الخلطات المعدنية مثل الرماد المتطاير، دخان السيليك، الخبث الحبيبي المطحون أو ميتاكولين . كشفت بعض التحاليل المخصصة للنشاط المخفف لمساحيق الركام المتفاعلة عند ربطها بالركام الأصلي. تنتج من طحن الركام التفاعلي. وللتحقق من كفاءة هذه الطريقة للتخفيف.

تم إجراء الاختبارات على المنشور الخرساني المعالج عند 60 درجة مئوية و 100% رطوبة نسبية، باستخدام أربعة مجاميع تفاعلية مُرتبطة أو غير مرتبطة بمطحون الركام التفاعلي. أظهرت النتائج أن استخدام مطحون الركام التفاعلي قلل أو كبت توسع الاضطرابات القلوية وقمع التشقق السطحي، وقمع فقدان قوة الضغط بسبب الاضطرابات القلوية. إذا تم تأكيد هذه النتائج من خلال التجارب على أنواع أخرى من المجاميع، فإنَّ إضافة مطحون الركام التفاعلي ستكون طريقة بسيطة لتجنّب الاضطرابات القلوية.

متانة الخرسانة وإضافات تقليل التفاعل القلوي:

يوفر الخلط المثبط للتفاعلات القلوية للسيليكا كيمياء مثبتة للتخفيف من الاضطرابات القلوية في الخرسانة. هذا الخليط السائل الجاهز للاستخدام مصنوع من الخرسانة عالية القلويات لتحسين متانة الخرسانة وإطالة عمر الخدمة.

أماكن استخدام إضافات تقليل التفاعل القلوي:

تستخدم إضافات تقليل التفاعل القلوي في جميع المخاليط الخرسانية المحتوية على أسمنت عالي القلويات والركام التفاعلي وتستخدم في المناطق ذات مشاكل تفاعل السيليكا القلوي المعروفة مثل الهياكل الكبيرة التي يصعب إصلاحها أو استبدالها والجسور والسدود والملاعب والمباني والرصف الخرساني. بالإضافة إلى، الهياكل ذات عمر خدمة طويل في التصميم.

مميزات إضافات تقليل التفاعل القلوي:

من أهم المميزات أنها كيمياء مثبتة للتخفيف من تفاعل السيليكا القلوي وقد أثبتت مركّبات الليثيوم أنها فعّالة في تخفيف تفاعل السيليكا القلوي في الخرسانة، هي خليط سائل جاهز للاستخدام ومتوافق مع الإضافات الأُخرى، لا يوجد لها آثار ضارة على خصائص الخرسانة وتسمح باستخدام المجاميع المتاحة محلياً. يفي الخليط المثبط لتفاعل السيليكا القلوي بمتطلبات المواصفات القياسية للمضافات الكيميائية للخرسانة والأداء المحدد وتعطي متانة محسنة للخرسانة وعمر خدمة طويل للهياكل الخرسانية.