الخرسانة المقاومة للكبريتات

ما هي الخرسانة المقاومة للكبريتات؟

الإسمنت المقاوم للكبريتات هو نوع من أنواع الأسمنت البورتلاندي حيث تقتصر كمية ألومينات ثلاثي الكالسيوم على أقل من 5% وأكاسيد الكالسيوم والسليكون والمعادن المختلفة أقل من 25%، ممّا يُقلّل من تكوين أملاح الكبريتات، إنَّ تقليل أملاح الكبريتات يُقلّل من إمكانية هجوم الكبريتات على الخرسانة.

أحد الاختبارات المُتاحة التي يمكن استخدامها لتقييم مقاومة كبريتات الخرسانة هو المحاكاة عن طريق النمذجة؛ لتحليل تأثير الخلطات المعدنية مع الإسمنت البوزولاني على مقاومة كبريتات الخرسانة. ومع ذلك، هناك أوجه قصور في طريقة الاختبار هذه. تركزدراسة النمذجة على نهج بديل لتقييم توسع الكبريتات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمهندس تجنّب استخدام محتوى ألومينات فوسفات ثلاثي الكالسيوم بنسبة 2.5 إلى 5% في بيئات الكبريتات الحادة ومحتوى ألومينات فوسفات ثلاثي الكالسيوم بنسبة 6 إلى 8% في بيئات الكبريتات المعتدلة.

بشكل خاص في البناء تحت الأرض، تتعرّض الهياكل الخرسانية إلى جانب الأحمال وارتداء الاستخدام لمدة عقد من الزمن للتأثيرات الناشئة عن الطبقة الفرعية، مثل الضغوط الميكانيكية الدائمة والمياه العدوانية. مع ذلك، تتميز الخرسانة بمتانتها الفائقة وتمثل المحاليل التي تحتوي على الكبريتات، مثل المياه الجوفية الطبيعية أو الملوثة، تأثيرًا كبيرًا على الخرسانة. كما يمكن أن يؤدي هذا في النهاية إلى فقدان القوة والتوسّع وشد الطبقات السطحية وفي النهاية إلى التفكك لهذا يتم صناعة بعض الخلطات الخرسانة المُقاومة لهذه الظروف ومنها الخرسانة المقاومة للكبريتات.

تكوين الإسمنت المقاوم للكبريتات:

نظرًا لنطاق منخفض جدًا من ألومينات فوسفات ثلاثي الكالسيوم في الإسمنت المقاوم للكبريتات، يتم تكوين كمية صغيرة جدًا من ألومينات الكالسيوم على الترطيب، يتم تقليل تكوين كبريتات الكالسيوم التي تتشكّل بسبب تفاعل كبريتات الكالسيوم التي تتكون بسبب تفاعل كبريتات الكالسيوم وأملاح الكبريتات بشكل كبير مع استخدام الإسمنت المقاوم للكبريتات. تكون ألومينات الكبريتات شديدة الامتداد بطبيعتها وتسبب أكبر ضرر للخرسانة.

خواص الإسمنت المقاوم للكبريتات:

إنَّ من أهم خصائص الإسمنت المقاوم للكبريتات والتي يجب التركيز عليها، هي نعومة الأسمنت المستخدم ويجب أن تكون نسبة نعومتة عالية جداً، يكون زمن الشك الإبتدائي للإسمنت الكبريتي هو 80 دقيقة، بينما يكون زمن الشك النهائي للإسمنت الكبريتي هو 240 دقيقة.
أما بالنسبة للقوة الإنضغاطية للإسمنت تكون في أول 3 أيام 30 نيوتن لكل متر مربع وفي 7 أيام 45 نيوتن لكل متر مربع، وفي 28 يومًا 65 نيوتن لكل متر مربع وهي المدة النهائية التي تصل إليها الإسمنت، بالإضافة إلى أنه يحتوي على ألومينات ثلاثي الكالسيوم بنسبة 0.035 ومغنيسيا بنسبة 0.02 ومادة خسارة الاشتعال بنسبة 0.02.

يوفر هذا الإسمنت مقاومة قصوى لأيونات الكلوريد، ممّا يُقلّل من خطر تآكل الفولاذ المقوى، كما أنها توفر مستوى عاليًا من الأداء الملموس والسلامة الهيكلية في البيئات الكبريتية والحمضية شديدة العدوانية، أيضاً إنَّها تزيد من قابلية التشغيل والضخ، لقد تحسن هذا الإسمنت بشكل ملحوظ من قوة الخرسانة في سن متأخرة.

استخدامات الإسمنت المقاوم للكبريتات:

يوصى باستخدام الإسمنت المقاوم للكبريتات في أنواع المنشآت مثل الأساسات حيث تتراكم أعمال البناء على اتصال مع التربة أو المياه الجوفية التي تحتوي على أكثر من 0.2% أو 0.3% من أملاح الكبريتات على التوالي وتتعرّض الأسطح الخرسانية للتبوّل والتجفيف البديل مثل أرصفة الجسر والسطح الخرساني في منطقة المد والجزر والمئزر وغيرها من الأماكن الأُخرى.

أيضاً في خُطط معالجة النفايات السائلة مثل المدخنة وأبراج التبريد وفي أعمال الحماية الساحلية مثل جدران البحر وكسر المياه والرباعيات والبناء القريب من الساحل. أيضاً الصناعات الكيماوية وتخزين المياه وأحواض الصرف وأعمال الصرف مناسبة للأعمال تحت الأرض حيث توجد كبريتات في التربة والمياه.

مزايا الإسمنت المقاوم للكبريتات:

من مزايا الإسمنت المقاوم للكبريتات أنه يوفر استخدام الإسمنت المقاوم للكبريتات حماية ممتازة ضد تكوين الكبريتات والألومينات، وما يترتب على ذلك من مقاومة للخرسانة ضد هجوم الكبريتات وقوة ضغط عالية جدًا من خلال تصميم الخلطة الخرسانية الاقتصادية. وتساعد حرارة الترطيب المنخفضة جدًا على تجنّب تشققات الانكماش ويُحسّن حياة ومتانة الهياكل في ظل الظروف العدوانية ويُحسّن مقاومة التآكل لحديد التسليح عن طريق منع هجوم الكبريتات.

مساوئ الإسمنت المقاوم للكبريتات:

هُنالك العديد من مساوئ الإسمنت المقاوم للكبريتات من أهمّها الإسمنت المقاوم للكبريتات غير مناسب عندما يكون هناك خطر من هجوم الكلوريد وهذا سوف يسبب تآكل حديد التسليح، إذا كان كل من الكلوريد والكبريتات موجودًا، فيجب استخدام الإسمنت البورتلاندي العادي مع ألومينات فوسفات ثلاثي الكالسيوم بين 5 و 8%، كما يجب أن تتم عملية المعالجة بشكل صحيح بعناية كبيرة لمدة لا تقل عن 8-10 أيام ولا يشرُع استخدامه في البناء البحري.