اختيار الملدنات المتفوقة للخرسانة عالية الأداء

ما هي الملدنات المتفوقة المستخدمة في الخرسانة؟

تُستخدم المُلدّنات المتفوقة لتسييل الخرسانة في الحقل. ساعدت مُعظم المُلدّنات الفائقة في الحفاظ على قيم ركود عالية لمدة 30 إلى 45 دقيقة. لكن بعض الأسمنت البورتلاندي لا يتصرف بشكل جيد مع استخدام المُلدّنات الفائقة. لا تُفهم هذه المشكلة إلّا من خلال الدراسة التفصيلية حول طريقة عمل المُلدّنات الفائقة.

تفاعل وتوافق الأسمنت مع المُلدّن المتفوق:

من الواضح أنه من المستحيل شرح التفاصيل الدقيقة حول عمل المُلدّنات الفائقة. ولكن من بين العديد من المشاكل، فإنّ المشكلة الأكثر مواجهة هي مشكلة الركود والخسارة التي لوحظت في صناعة الخرسانة عالية الأداء. عندما يكون القصد هو إنشاء قيمة هبوط كبير مع انخفاض نسبة الماء إلى الإسمنت، يتم تلبية المشكلة المذكورة. بشكل عام، يتم استخدام 120 إلى 135 لتر لكل م 3 من ماء الخلط في تصنيع الخرسانة عالية الأداء مقارنة بكمية من 160 إلى 180 لتر لكل م 3 من الماء في الخرسانة العادية.

تعتمد هذه القيمة على محتوى الهواء المحبب، والحجم الأقصى للركام الخشن والطبيعة والعوامل الأخرى ذات الصلة. من ناحية أُخرى، يتأثر ريولوجيا الخرسانة عالية الأداء في الغالب بما يلي:

1. مُعدّل تفاعل الأطوار المعدنية المختلفة للأسمنت البورتلاندي مع جزيئات الماء.
   
2. مُعدّل احتباس جزيئات المُلدّنات الفائقة بواسطة المركّبات التي تتكون حديثًا عن طريق ملامسة الماء والأسمنت البورتلاندي.
   
3. هيدرات الكالسيوم التي تتشكّل أثناء جفاف الجبس والإترينجيت (التي تتشكل في الطور الخلالي) هي مرحلتان تستهلكان كمية كبيرة من الماء وتُظهران ترطيبًا سريعًا.
   

لاحظت مُعظم الدراسات أنه من خلال إضافة المُلدّنات الفائقة على الأسمنت البورتلاندي، يتم امتصاص جزيئاتها فوق سيليكات ثنائي وثلاثي الكالسيوم. هذا للتحكّم في ترطيبها بكفاءة أو لتأخير كبير في المواقف المطلوبة. يمكن استدعاء التفاعل الانسيابي للأسمنت على أنه المُعدّل الذي يتم فيه استهلاك جزيئات الماء بواسطة الأسمنت خلال اللحظة الأولى للخلط.

يُلاحظ أنه أثناء عملية الترطيب يتم أيضًا استهلاك عدد معين من المُلدّنات الفائقة. يُعتبر استهلاك اللحظة الأولى لجزيئات المُلدّن المتفوق بعد الخلط متوافقًا مع الأسمنت إلى المُلدّن المتفوق. من الصعب جدًا صنع خرسانة عالية الأداء مع نسبة منخفضة جدًا من الماء والأسمنت، وستظل لها قيمة ركود تبلغ 50 مم و 30 دقيقة مع قيمة ركود أولية تبلغ 200 مم.

يُلاحظ أن الأسطح الخرسانية تصبح لامعة مع مرور الوقت. وليس من المناسب إضافة المزيد من المُلدّنات الفائقة بقصد زيادة قيمة الركود، حيث يفتقر المزيج إلى الماء. يمكن أن تطلب مثل هذه المواقف كمية صغيرة من الماء لاستعادة الركود على الفور، ولكن قيمة الركود المكتسبة ستفقد بمجرد تنفيذ التفاعل داخلها. لذلك، يمكن إجراء التحسين الأمثل للخرسانة عالية الأداء لموقع ما من خلال إجراء التحقيقات التالية:

1. ما إذا كان الأسمنت له نشاط ريولوجي أقل.
   
2. ما إذا كانت المُلدّنات الفائقة المستخدمة لن تتنافس مع بلورات إترينجيت.
   
3. لا توجد طريقة نظرية لتحديد السلوك المذكور أعلاه. لذلك، من الضروري المُضيّ قدمًا في طريقة التجربة والخطأ.
   

سلوك المُلدّنات المتفوقة مع الإسمنت:

مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأسمنت تتنوع في محتوى ثلاثي ألومينات الكالسيوم، رباعي الكالسيوم ألومينو فيريت، حشو الحجر الجيري، سيليكات الكالسيوم ثنائي وثلاثي الكالسيوم والأسمنت بنعومة مختلفة تتوافق مع الاختبار. الترتيب الكامل يسمى (rheopump). يشتمل الاختبار على ترتيب لمضخة صغيرة مُعدّلة تعمل على إعادة تدوير ملاط ​​أسمنتي بنسبة الأسمنت المائي 0.35. يتكون الجِبص من مادة مُلدّنة فائقة مرجعية من النفثالين.

تعتمد الجُرعة على نوع الأسمنت المستخدم في تحضير الجِبص. يتم تناول هذا لمدة أربع دقائق. يتم قياس وقت التدفق الذي يستغرقه 1 لتر من الجِبص المُحضّر عبر (Marsh Cone). يستخدم مخروط المستنقعات هذا للتحقق من سيولة البنتونايت في صناعة البترول. بمجرد اكتمال قياس الوقت الأولي، يتم وضع الجِبص في حاوية بلاستيكية أُخرى وتعريضه لتقليب مستمر حتى القياس التالي. سيتم أخذ المجموعة التالية من القياس بعد 40 دقيقة.

ومن ثم يتم فهم التفاعل الأولي وتوافق الأسمنت المُختار مع المُلدّن المتفوق المحدد في غضون ساعة من خلال استخدام كيس واحد من الأسمنت. المضخة الهوائية لم تفشل أبدًا حتى عند استخدامها مع الخرسانة لقياس خسارة الركود. يمكن أيضًا استخدام الترتيب الكامل للعثور على جرعة المُثبّط كلما كان ذلك ضروريًا لإبطاء فقدان الركود أو لإيجاد توافق مجموعة مختلفة من الملدنات الفائقة مع نوع معين من الأسمنت.

مشاكل اختيار الملدن المتفوق المناسب للخرسانة عالية الأداء:

من الضروري جدًا اختيار المكونات المختلفة بعناية لعمل خرسانة عالية الأداء. يفتقر منتجو الخرسانة إلى معرفة كاملة بهذا المجال بالذات وتواجه المشاكل التالية.

1. مشاكل مع الطبيعة المادية: بسبب العدد المحدود من الحاويات والخدمات المقدمة للعميل العادي، فإنّ المرافق تسمح بقليل من خطوط العرض في هذه المنطقة.
   
2. مشاكل بسبب الطبيعة الاقتصادية: بناءً على الموقع الجغرافي، فإنّ الموارد المتاحة محليًا واقتصاديًا مطلوبة أولاً ثم اختيار أخرى.
   
3. مشاكل مع الطبيعة الاجتماعية: الحد من اختيار المُلدّن المتفوق بسبب الارتباط بشركات الأسمنت أو المحاجر المعروفة. قد يكون لمنتجي الخرسانة تعامل شخصي مع أي من شركات الأسمنت التي تحد من تنوع الاختيار.
   

اختيار الملدن المتفوق للخرسانة عالية الأداء:

بعض القواعد العامة التي يجب على كل منتج ملموس اتباعها بدقة لتحقيق النتيجة المرجوة مذكورة أدناه:

1- نوع المُلدّن المتفوق:

من خلال التركيز فقط على المحتوى الصلب، يوصى باستخدام المُلدّنات الفائقة النفثالين بالمقارنة مع الميلامين. يتم تسويق المُلدّنات الفائقة النفثالين بمحتوى صلب من 40 إلى 42 في المائة. يتم تسويق المُلدّنات الفائقة من الميلامين لمحتوى صلب من 22 إلى 30%. يُقال إنّ المُلدّنات الفائقة الجديدة من الميلامين تحتوي على نسبة صلبة تصل إلى 40 في المائة. تُظهر التجربة أن كفاءة المُلدّنات الفائقة تعتمد على المعايير التالية:

1. كمية المواد الصلبة الموجودة.
   
2. جودة المواد الصلبة.
   
3. طول السلاسل الجزيئية.
   
4. كمية الشوائب الموجودة.
   
5. كمية الكبريتات المتبقية الموجودة.
   

ومن ثم يمكن استنتاج أن اختيار الملدّن المتفوق لا يعتمد على المحتوى الصلب وحده، ولكن أيضًا على الكفاءة الاقتصادية، أيّ بالتفكير في الدولارات التي يجب إنفاقها للوصول إلى قابلية التشغيل المطلوبة.ُ العوامل الأُخرى التي تؤثر على اختيار المُلدّن المتفوق هي المشاكل الفنية والتجارية. يتضمّن ذلك عوامل مثل جودة الخدمة التي تُقدمها شركة الخلطات، واتساق جودة الملدنات الفائقة، وانتظام تسليم المُلدّن الفائق والثقة التي توضع على شركة الخلطات.

يمكن اختيار المُلدّنات المتفوقة فقط من خلال مراعاة العوامل الفنية. على سبيل المثال، يتم اختيار المُلدّنات الفائقة من الميلامين من قبل بعض الخرسانة سابقة الصب، لأنها توفر أسطحًا خالية من الفقاعات. في أمريكا الشمالية، لأسباب تجارية، تم اختيار الميلامين بشكل شائع لتصنيع الخرسانة. هذا يرجع بشكل أساسي إلى السبب في أن حالة السوق من المُلدّن الفائق الميلامين كانت جيدة جدًا. ولكن الآن مع انتشار استخدام الخرسانة عالية الأداء في جميع أنحاء العالم، زاد أيضًا استخدام المُلدّنات الفائقة النفثالين.

طبيعة المُلدّنات الفائقة السائلة والصلبة:

يتم تقديم المُلدّنات الفائقة إمّا في شكل صلب أو سائل. عند التفكير في سهولة الاستخدام والوقت المحدود للخلط، يتم استخدام المُلدّنات الفائقة السائلة بشكل أساسي. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن المُلدّنات الفائقة حساسة للغاية لتغيرات درجة الحرارة المحيطة. يمكن أن تتجمد المُلدّنات الفائقة من النفثالين عند درجة حرارة -4 درجة مئوية. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من 5 درجات مئوية، ستنخفض لزوجتها.

سيؤثر هذا التغيير في الخاصية على الكفاءة التي يضمنها المُلدّن الفائق. في حالة المُلدّنات الفائقة المجمّدة، يجب حفظها عند درجة حرارة أقصاها 35 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. ويلاحظ أن بعض المُلدّنات الفائقة تؤدي إلى نتائج غير مرغوب فيها في درجات الحرارة العالية. سوف يطورون روائح كريهة وفطريات وبكتيريا. لذلك، للاستفادة الكاملة من المُلدّنات الفائقة، يجب تخزينها في درجات حرارة تتراوح بين 10 و 30 درجة مئوية.

جرعة المُلدّن المتفوق:

تُعرف جرعة المُلدّنات الفائقة في مصانع الخرسانة كما في لترات المحلول التجاري لكل متر مكعب من الخرسانة. يتناقض هذا التمثيل مع الممارسة العلمية لتمثيل جرعة المُلدّن الفائق من حيث المحتوى الصلب. من المهم جدًا معرفة كيفية النظر في كمية المياه التي يُساهم بها المُلدّن الفائق حيث إنه بدوره ضروري للتحكّم في نسبة الأسمنت المائي للخرسانة عالية الأداء.

استخدام المُلدّنات مع المثبّطات:

أظهرت التجربة والملاحظة أن دمج كمية معينة من عامل التثبيط في وقت خلط الخرسانة مع المُلدّن الفائق يمكن أن يُساعد في حل مشكلة فقدان الركود التي يواجهها المنتج. يتم استخدام المثبّط هذا بشكل أساسي عند استخدام أنواع نشطة ريولوجيًا من الإسمنت. يمكن إضافة عامل التثبيط بكمية تساوي 5 إلى 10 بالمائة من وزن المُلدّن الفائق الذي يضاف إلى المزيج الكامل. يتم حل مشكلة فقدان الركود دون إعاقة تثبيت الخرسانة.

عامل التثبيط المعتمد على غلوكونات الصوديوم سيعمل بشكل أفضل عند مقارنته بعوامل التثبيط البولميرية. وذلك لأن غلوكونات الصوديوم تُساعد في تقليل احتباس فقاعات الهواء عند مقارنتها التثبيط البولميرية. حيث تم العثور على غلوكونات الصوديوم لتكون أكثر فعالية من الناحية العملية ويتم التحكّم فيها بشكل أكبر من البولمير عند استخدامه كعامل مُثبّط.

كما يجب استخدام المُلدّنات الفائقة وعوامل التثبيط في وقت واحد، تقود المنتج إلى تحديد الجرعة المُثلى من حيث التكلفة بالإضافة إلى قوة الضغط على المدى القصير. أي تأخير في مقاومة الانضغاط يتم اكتسابها خلال يوم واحد سيؤدي إلى تأخير العمل. يُعَد استخدام المُلدّن المتفوق وعامل التثبيط طريقة صعبة. يجب أيضًا مراعاة العوامل المناخية أثناء تحسين الكمية، لأن تفاعل الأسمنت يتأثر بدرجة كبيرة بدرجة حرارة الخرسانة.