التفاعل القلوي الكلي للخرسانة

ما هو التفاعل القلوي الكلي للخرسانة؟

تحدث تفاعلات الركام القلوي عندما يتفاعل الركام في الخرسانة مع هيدروكسيدات القلويات في الخرسانة لإنتاج هلام استرطابي، في وجود الرطوبة يمتص الماء ويسبب التمدد والتشقق على مدى سنوات عديدة. هذا التفاعل القلوي التجميعي له شكلين، وهما التفاعل القلوي للسيليكا والتفاعل القلوي للكربونات. الأول هو مصدر قلق أكبر لأن الركام الذي يحتوي على أشكال مختلفة من مواد السيليكا شائعة جدًا بينما نادرًا ما يحدث الأخير بسبب عدم ملاءمة الكربونات للاستخدام في الخرسانة.

ومع ذلك، فإنّ التدهور الملموس الناجم عن كل نوع من التفاعل القلوي الكلي متشابه، يجب أن يكون معروفًا أنه لم ينهار أيّ هيكل على الإطلاق بسبب التفاعلات القلوية الكلية، ولكن هناك حالات يهدم فيها أعضاء الخرسانة الهيكلية بسبب تأثير التفاعلات القلوية الكلية. وتتعرض مُعظم الهياكل التي تصدع بشدة بواسطة التفاعل القلوي للكربونات للطقس أو تلامس التربة الرطبة. هذا لأنه لحدوث قدر كبير من التوسع، من الضروري وجود رطوبة كافية بصرف النظر عن الرطوبة، فإنّ المحتوى العالي من القلويات في الخرسانة ضروري أيضًا.

أنواع التفاعل القلوي الكلي للخرسانة:

1- التفاعل القلوي للسيليكا:

1. تشقق الخرائط العشوائي والمفاصل المغلقة وما يصاحبها من تشظي الخرسانة هي مؤشرات على تفاعلات قلوية السيليكا.
   
2. يمكن للفحص الطبوغرافي تحديد تفاعلات السيليكا القلوية.
   
3. يحدث على نطاق واسع لأن الركام المحتوي على مواد السيليكا التفاعلية أكثر شيوعًا.
   
4. يولّد تفاعل قلوي السيليكا ضغطًا واسعًا كافيًا لإتلاف الخرسانة.
   
5. يبدأ التكسير في المناطق ذات الإمداد المتكرر بالرطوبة، مثل بالقرب من خط الماء في الأرصفة أو بالقرب من الأرض خلف الجدران الاستنادية أو في الأعمدة أو الأعمدة المعرضة لفعل الفتل.
   
6. يمكن التحكم فيه باستخدام الأجزاء المناسبة من المواد الأسمنتية التكميلية مثل دخان السيليكا والرماد المتطاير وخبث الفرن العالي المحبّب.
   
7. يمكن استخدام مركّبات الليثيوم لتقليل تفاعلات السيليكا القلوية.
   

2- التفاعل القلوي للكربونات:

1. لوحظ مع بعض الصخور الدولوميتية.
   
2. قد يسبب توسعًا كبيرًا.
   
3. بالمقارنة مع تفاعلات القلويات والسيليكا، فإنّ التفاعل القلوي للكربونات نادر إلى حد ما لأن المجاميع المعرضة لهذه الظاهرة أقل شيوعًا.
   
4. لا يمنع استخدام مواد الأسمنت التكميلية التوسع الضار بسبب التفاعل القلوي للكربونات.
   
5. لذلك، يوصى بعدم استخدام الركام الحساس للتفاعل القلوي للكربونات في الخرسانة.
   

شروط حدوث التفاعل القلوي:

1. إمدادات الرطوبة الكافية.
   
2. نسبة عالية من القلويات في الخرسانة.
   
3. تبين أنه عندما يكون إجمالي المحتوى القلوي، من حيث أكسيد الصوديوم المكافئ، أقل من 3 كجم / م 3 فمن غير المحتمل أن يحدث توسع بسبب التفاعل القلوي للكربونات، بشرط أن تكون المعادن شديدة التفاعل قلوية، مثل الأوبال والزجاج، وهي ليست موجودة في الخرسانة.
   

مصادر القلويات في الخرسانة:

1- الأسمنت:

قد تساهم جميع مكونات الخرسانة في إجمالي المحتوى القلوي للخرسانة، والمصدر الرئيسي للقلويات من الأسمنت.

2- الركام:

الركام المحتوي على الفلسبار وبعض الميكا والصخور الزجاجية والزجاج قد يُطلق القلويات في الخرسانة. وقد تحتوي الرمال المجروفة في البحر، إذا لم يتم غسلها بشكل صحيح، على كلوريد الصوديوم الذي يمكن أن يساهم في تكوين قلوي كبير في الخرسانة.

3- المضافات الخرسانية:

يمزج الخليط في سياق التفاعل القلوي للكربونات في الخرسانة عوامل كيميائية تضاف إلى الخرسانة في مرحلة الخلط. وتشمل هذه المعجّلات ومخفضات المياه (الملدنات) والمثبطات والملدنات الفائقة وامتصاص الهواء وما إلى ذلك. تحتوي بعض المواد الكيميائية على مركّبات الصوديوم والبوتاسيوم التي قد تساهم في المحتوى القلوي للخرسانة.

4- الماء المستخدم في الخرسانة:

قد يحتوي الماء على كمية معينة من القلويات.

5- القلويات من الخرسانة الخارجية:

في مناطق الطقس البارد، يتم إزالة الجليد من ملح يحتوي على مركّبات الصوديوم التي قد تزيد من المحتوى القلوي على الطبقة السطحية للخرسانة. فقد تؤدي التربة المحتوية على القلويات أيضًا إلى زيادة المحتوى القلوي على سطح الخرسانة.

آثار التفاعل القلوي الكلي:

1. فقدان القوة والصلابة وعدم النفاذية.
   
2. يُؤثّر على المتَانة والمظهر ملموسة.
   
3. فشل سابق لأوانه في الهياكل الخرسانية.
   
4. وبالتالي، تم تقليل عمر الهيكل الخرساني.
   
5. زيادة تكلفة الصيانة.
   

اختبارات التفاعل القلوي الكلي للخرسانة:

1. الفحص البتروغرافي (الدليل القياسي لفحص البتروغرافيا للركام للخرسانة ومجاميع الاختبار وطريقة الفحص الصخري النوعي والكمي للركام).
   
2. اختبار كيميائي (طريقة الاختبار القياسية للتفاعلية المحتملة للركام القلوي والسيليكا).
   
3. اختبار قضبان الملاط المعجل (طريقة الاختبار القياسية للتفاعلية القلوية المحتملة للركام (طريقة الهاون بار)).
   
4. اختبار المنشور الخرساني (طريقة الاختبار القياسية لتقدير تغير طول الخرسانة نتيجة تفاعل القلويات مع السيليكا).
   
5. اختبار المنشور الخرساني المعجل.
   

تدابير وقائية ضد التفاعل القلوي:

1. استخدم الأسمنت القلوي المنخفض للحد من المحتوى القلوي في الخرسانة.
   
2. استخدام مواد الاستبدال الإسمنتية مثل في الخرسانة لتقليل المحتوى القلوي في الخرسانة.
   
3. التقليل من وصول الرطوبة والحفاظ على الخرسانة في حالة جافة بدرجة كافية.
   
4. تجنّب استخدام الركام التفاعلي وإلا يجب استخدام الاحتياطات اللازمة لمنع تأثيرات تفاعلات الركام القلوي.
   
5. تعديل خصائص أيّ هلام بحيث يصبح غير توسعي، على سبيل المثال، باستخدام أملاح الليثيوم.