اقرأ في هذا المقال
- ماذا تعني نفاذية الخرسانة؟
- ما هي العوامل المؤثرة على نفاذية الخرسانة؟
- عوامل أخرى مؤثرة على نفاذية الخرسانة
- التحقق من نفاذية الخرسانة
ماذا تعني نفاذية الخرسانة؟
نفاذية الماء والغاز تعتبر مؤشرات موثوقة لتقييم متانة الخرسانة. وبالنسبة لمعظم السوائل، يتناسب معدل التدفق مع تدرج الضغط ومستقل عن السائل المستخدم. على عكس نفاذية الماء، تعتمد نفاذية الغاز على طبيعة الغاز وتظهر دالة خطية لمتوسط الضغط المتبادل، والتي يمكن أن تسمى تأثير كلينكينبرج أو نظرية انزلاق الغاز. حيث أن الماء يحتوي على حالات غاز وحالات سائلة، فإنّ نفاذية الماء في الخرسانة يجب أن تشمل مساهمات هاتين الحالتين المذكورتين أعلاه.
بالنسبة للخرسانة ذات المسامية المنخفضة والضغط العالي، فمن غير المناسب اختبار نفاذية الماء للخرسانة بطريقة ضغط الماء. اقترح العالم أنيز وآخرون علاقة خطية تقريبية بين نفاذية الغاز ونفاذية الماء والضغط المتوسط المتبادل. حيث أشارت الأبحاث السابقة إلى أن معامل نفاذية الماء كان أقل بمقدار (1 – 2) أوامر من حيث الحجم من معامل نفاذية الغاز. كما أن الاختلاف الكبير بين معاملات نفاذية الماء والغاز للخرسانة يمكن أن يعزى إلى طرق المعالجة المسبقة المختلفة للعينات.
أشارت الأبحاث المتعددة أنه عندما يتم حقن الماء النقي في مسام الخرسانة، فإنّ التوازن الكيميائي لمختلف الأطوار المقدمة في الخرسانة سوف يتعطل، ممّا يؤدي إلى ظواهر انحلال أو ترسيب المكونات الدقيقة في الخرسانة. وأشار العالم مارشاند إلى أن قُطر المسام الفعال ينخفض تدريجيًا مع تغلغل الماء في العينة بسبب توسع المواد القائمة على الأسمنت الناتج عن الامتصاص الشعري للماء.
وتجدر الإشارة إلى أنه لتحديد معامل نفاذية الماء للخرسانة، يصبح القياس الدقيق والقابل للتكرار مملاً وصعبًا، وسيكون لتشبع المياه الداخلي تأثير أكبر على نتائج الاختبار. لذلك، تم تحويل التركيز إلى نفاذية الغاز، والتي يسهل قياسها وتتطلب وقتًا أقل وتنتج نتائج أكثر قابلية للتكرار. بحيث إذا أمكن تحديد علاقة متبادلة فعالة بين نفاذية الماء والغاز للخرسانة، فيمكن الحصول على تقدير سريع وسهل لمعامل نفاذية الماء.
يجب أن تكون الخرسانة المستخدمة في هياكل الاحتفاظ بالمياه، أو المعرضة لظروف الطقس القاسية، أو المعرضة لبيئة عدوانية غير منفذة أو مانعة لتسرب الماء. حيث يشير مصطلح مقاومة الماء إلى قدرة الخرسانة على كبح أو الاحتفاظ بالمياه دون تسرب مرئي. كما تشير النفاذية إلى مقدار هجرة الماء من خلال الخرسانة عندما يكون الماء تحت ضغط، وكذلك إلى قدرة الخرسانة على مقاومة اختراق أي مادة، سواء كانت سائلة أو غازية أو أيون كلوريد.
اليوم هناك اهتمام متجدد بنفاذية الخرسانة. إنّه يتعامل بشكل أساسي مع نفاذية المواد الضارة مثل أيونات الكلوريد من مياه البحر وأملاح التذويب وأيونات الكبريتات والمواد الكيميائية العدوانية الأخرى. حيث أنه في عام 1986، درس باحثو مختبرات تكنولوجيا البناء تأثيرات تصميم الخلطة والمواد والمعالجة على نفاذية الخرسانة المختارة.
تم إخضاع الخرسانة لاختبارات شملت: نفاذية الماء والهواء، البرك بمحلول الكلوريد، نفاذية الكلوريد السريعة، مسامية الهيليوم وحجم الفراغات المنفذة. حيث أكدت نتائج الدراسة أن نسبة الماء أو الأسمنت تؤثر بشدة على نفاذية الخرسانة.
ما هي العوامل المؤثرة على نفاذية الخرسانة؟
تُعرَّف نفاذية الخرسانة بأنها الخاصية التي تتحكم في معدل تدفق السوائل إلى مادة صلبة مسامية. حيث يعتمد إلى حد كبير على حجم المسام، واتصال المسام، ومدى تعرج المسار للسائل النافذ. كما أن المسام ذات الصلة بالنفاذية هي تلك التي لا يقل قُطرها عن 120 أو 160 نانومتر، ويجب توصيلها. حيث هنالك العديد من المسام في الخرسانة مثل: مسام منعزلة، مسام مملوءة بالماء، ومسام ذات مداخل ضيقة وغير ذات صلة بالنفاذية.
تشير النفاذية إلى قدرة السوائل أو الغازات على التدفق تحت الضغط عبر الخرسانة. حيث أن النفاذية المنخفضة هي مطلب رئيسي للخرسانة المكشوفة في الهواء الطلق. ولتحقيق نفاذية منخفضة، يجب أن تكون نسبة الرطوبة محدودة. ومن المفيد أيضًا استبدال جزء من الأسمنت البورتلاندي بالبوزولان أو الخبث. والتوحيد والمعالجة مهمان أيضًا.
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على المتانة مثل نسبة الماء إلى الأسمنت وضغط الخرسانة ومعالجة الخرسانة وعمر الخرسانة. لذلك، يجب أخذ هذه العوامل في الاعتبار أثناء تصميم الخلطة وبناء الهيكل الخرساني. ىحيث أنه هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على نفاذية الخرسانة:
1- نسبة الماء إلى الأسمنت:
تؤثر نسبة الماء إلى الأسمنت على نفاذية الخرسانة إلى حد كبير. كلما زادت نسبة الماء زادت نفاذية الخرسانة. وفي هذه الحالة، لا تبقى كمية كبيرة من المياه الحرة في الخرسانة فقط بعد الانتهاء من ترطيب الأسمنت، ولكن أيضًا جزيئات الأسمنت والركام لن تكون مضغوطة كما في حالة انخفاض نسبة الماء إلى الأسمنت.
وبالتالي، فإنّه يخلق مسامًا لا تمتلئ بمنتج الترطيب. ومن ثم، فإنّ الخرسانة ستكون قابلة للنفاذ عندما يغادر الماء الحر المسام بسبب التبخر أو لأي سبب آخر. عادةً، عند نسبة الأسمنت المائي التي تبلغ حوالي 0.4، تكون النفاذية عمليا صفرا. وأخيرًا، يسمح الملدن الفائق بالخليط باستخدام نسبة منخفضة من الماء إلى الأسمنت، لذلك يمكن إنتاج الخرسانة ذات النفاذية المنخفضة باستخدام الملدن الفائق.
2- ضغط ودمك الخرسانة:
عندما يتم ضغط الخرسانة بشكل مناسب، يتم التخلص من الفراغات الهوائية والماء المحتبس في الخرسانة. ونتيجة لذلك، يتم تجنب المسام والأهم من ذلك أنه يتم تجنب المسام المترابطة، وفي النهاية تقل نفاذية الخرسانة. لذلك، من الضروري اختيار واستخدام معدات ضغط مناسبة ومناسبة أثناء صب الخرسانة والإشراف على العمل لتحقيق الضغط المطلوب.
3- علاج الخرسانة:
من الواضح أن معالجة الخرسانة تؤثر بشكل كبير على نفاذية الخرسانة. كما تسمح المعالجة الكافية بترطيب الأسمنت المناسب. وبعد ذلك، سيتم ملء المسام في الخرسانة بمنتج الترطيب.
عوامل أخرى مؤثرة على نفاذية الخرسانة:
هناك عوامل أخرى تؤثر على نفاذية الخرسانة، ولكنها ليست مؤثرة مثل تلك التي نوقشت أعلاه. على سبيل المثال، عمر الخرسانة، خصائص الأسمنت، الركام، استخدام المواد المضافة وفقدان ماء الخلط. حيث تنخفض النفاذية مع زيادة عمر الخرسانة لأن المسام ستملأ بمنتج الترطيب.
التحقق من نفاذية الخرسانة:
للتحقق من الارتباط بين نفاذية الماء والغاز للخرسانة، تم تصميم اختبار نسب الخلط الخرساني بنسب مختلفة من مواد رابطة الماء (w / b) والخلائط. وذلك من خلال الخطوات التالية:
- قياس معاملات نفاذية الماء والغاز لِخرسانة الاختبار بجهاز اختبار مصمم ذاتيًا بناءً على طريقة الضغط التفاضلي في ثبات الغاز وطريقة تدفق الحالة المستقرة للسائل. كما تم اختبار معاملات البنية المجهرية مثل المسامية وتوزيع حجم المسام لخرسانة الاختبار بواسطة الرنين المغناطيسي النووي.
- بناءً على نتائج الاختبار، واستكشاف تأثيرات نسبة رابطة الماء والمضافات على نفاذية الماء والغاز للخرسانة. علاوة على ذلك، يتم تحليل العلاقة بين نفاذية الماء والغاز ومحاولة تحديد الأسباب وعوامل التأثير التي تسبب اختلافًا بين معاملات نفاذية الماء والغاز، كما تمت مناقشة تأثيرات نسبة رابطة الماء والخلط على معلمات البنية المجهرية للخرسانة ونفاذيةها الكبيرة.
- تحليل درجة الارتباط بين نفاذية الماء والغاز والمسامية القطاعية ذات أقطار المسام المختلفة.
