تأثير شوائب الماء على خصائص الخرسانة

ما هو تأثير شوائب الماء على خصائص الخرسانة؟

قد تؤثر الشوائب في الماء المستخدم في تحضير الخرسانة على خصائص الخرسانة بطرق عديدة مثل، انخفاض قوة ومتانة الخرسانة بسبب وجود الشوائب في ماء الخلط. أظهرت التجارب أن الماء الذي يحتوي على كمية زائدة من الأملاح الذائبة يُقلّل من مقاومة الانضغاط بنسبة 10 إلى 30% من تلك التي يتم الحصول عليها باستخدام مياه الشرب. يمكن تغيير وقت ضبط الأسمنت. يؤخّر وجود كلوريدات الزنك تثبيت الخرسانة إلى الحد الذي لا يمكن معه اختبار القوة خلال يومين و 3 أيام.

من ناحية أُخرى، يؤدي وجود كلوريد الكالسيوم إلى تسريع التثبيت والتصلّب. يؤدي وجود الكلوريدات الزائدة إلى حدوث الرطوبة وإزهار السطح وزيادة تآكل حديد التسليح. وجود الطحالب في الماء يُقلّل من الرابطة بين الركام ومعجون المذنب وبالتالي يُقلّل من قوة الخرسانة. وجود سكّر يصل إلى 0.15% بالوزن من الأسمنت يؤخر تثبيت الأسمنت وقد تنخفض القوة المبكّرة.

عندما تزيد كمية السكر إلى 0.2% بوزن الأسمنت، يتم تسريع الإعداد. ليس للزيوت المعدنية غير الممزوجة بالزيوت الحيوانية أو النباتية أي تأثير سلبي على قوة الخرسانة. لكن وجود الزيوت النباتية له تأثير ضار على قوة الخرسانة، خاصة في الأعمار المتأخرة. سيتم مناقشة تأثير شوائب الماء على خصائص الخرسانة في هذه المقالة أدناه.

توصي المعايير الوطنية والدولية المختلفة باستخدام مياه الشرب لخلط الخرسانة. ومع ذلك، فإنّ توافر المياه الصالحة للشرب يكاد يكون مهمة شاقة في بعض المجتمعات النامية. يميل عمال الخرسانة في مثل هذه البيئات إلى استخدام أي مياه متاحة لخلط الخرسانة، وقد يكون ذلك ضارًا بجودة الخرسانة التي يتم إنتاجها. تبحث هذه المقالة أيضًا في التباين الريولوجي والمعدني والقوي للخرسانة بسبب شوائب مياه البناء.

1- تأثير الأحماض والقلويات في الماء على خواص الخرسانة:

المياه التي تتكون من النفايات الصناعية ليست مناسبة للبناء الخرساني. تتكون المياه الصناعية من أحماض ضارة أو قلويات تعتمد على نفايات المنتجات الصناعية المعنية. من حيث قيمة الرقم الهيدروجيني، يمكن استخدام الماء الذي يحتوي على قيمة أس هيدروجيني أكبر من 6 لبناء الخرسانة. لكن قيمة الأس الهيدروجيني لن تعطي مقياسًا مناسبًا وكافًا حول المحتوى الحمضي في الماء.

يمكن قياس المحتوى الحمضي في الماء بدقة بناءً على الحموضة الكلية، في الامتداد لتلبية المتطلبات التالية، أي: كمية 0.02 هيدروكسيد الصوديوم العادي المطلوبة لتحييد 100 مل من عينة الماء باستخدام الفينول فثالين حيث يجب ألّا يزيد المؤشر عن 5 مل. هنا، الحموضة تعادل 49 جزء في المليون من حمض الكبريتيك أو 36 جزء في المليون من كلوريد الهيدروجين.

1- الأسباب الرئيسة لوجود أيونات الكلوريد في الخرسانة:

1. إضافة كلوريد الكالسيوم كخليط معجل.
   
2. استخدام مياه البحر كمياه خلط.
   

بالنسبة للأسمنت غير المقاوم للكبريتات، فإنّ استخدام كلوريد الكالسيوم سيؤثر سلبًا على مقاومة الكبريتات في خليط الخرسانة. هذه ليست مشكلة إذا كان الأسمنت يحتوي على قدر من مقاومة الكبريتات فيه. ومن ثم في الظروف الجوية الباردة، يمكن استخدام كلوريد الكالسيوم في المسرّع لإضافة بعض محتوى الأسمنت المقاوم للكبريتات (في مقياس مساوٍ لذلك المضاف إلى الأسمنت العادي). لا تدعم الرموز وكودات المواصفات استخدام كلوريد الكالسيوم عند استخدام الأسمنت المقاوم للكبريتات. ولكن في الحالات التي لا يمكن تجنبها، يتم استخدامه في الخرسانة العادية المغمورة تحت الماء.

2- تأثير الطحالب على خواص الخرسانة:

يتم ملاحظة الطحالب على سطح الماء المختلط أو على سطح الركام. سوف تتحد الطحالب (الطحالب في الركام) مع الأسمنت (الأسمنت + الطحالب) لتقليل الرابطة بين عجينة الأسمنت والركام. ستؤدي دخول الطحالب إلى المزيج من خلال الماء إلى احتواء الهواء بكميات كبيرة، ممّا يؤدي بدوره إلى تقليل قوة الخرسانة.

3- تأثير السُكَّر على خواص الخرسانة:

إذا كان محتوى السُكَّر في الماء أقل من 0.05% من وزن الماء، فلا يوجد تأثير سلبي في الهيكل الخرساني. محتوى السكر في 0.15 في المائة سيؤدي إلى تأخير وقت التثبيت والقوة المبكّرة للخرسانة. لكن لوحظ أن قوة الخرسانة في اليوم الثامن والعشرين قد تحسّنت. يُقال إن محتوى السُكَّر الذي زاد بنسبة 0.20 بالمائة يحسن الإعداد (يتم تسريع الوقت). ستؤدي الزيادة الإضافية في السُكَّر إلى سرعة التثبيت ولكن تتأثر قوة اليوم الثامن والعشرين.

4- تأثير تلوث الزيت على خواص الخرسانة:

ليس للزيت المعدني في الماء، والذي لا يحتوي على زيوت حيوانية أو نباتية أي تأثير سلبي على خصائص الخرسانة. يُقال إنّ محتوى الزيت المعدني إلى نسبة 2% يزيد من قوة الخرسانة. ولكن بالنسبة لأكثر من 8% زيت معدني، تقِلّ القوة. يُظهر الزيت النباتي في الماء المستخدم في صناعة الخرسانة آثاره الضارة على متانة الخرسانة في مراحلها اللاحقة.

الحد الأقصى للشوائب المائية للبناء الخرساني:

تتراوح قيمة الأس الهيدروجيني الأكثر ملاءمة لبناء الخرسانة بشكل عام بين 6 إلى 8. ويُقال إنّ الماء المكافئ لمياه الشرب هو الأفضل للبناء. يتم تحديد المحتويات الصلبة في الماء بناءً على الإجراءات الواردة في طرق أخذ العينات والاختبار (الفيزيائية والكيميائية) للمياه والصرف الصحي. يحدد الجدول 1 الحد الأقصى لعدد الشوائب الصلبة في الماء المستخدم لإنتاج الخرسانة.

الجدول 1: حدود الشوائب المسموح بها في الماء للبناء الخرساني.

تأثير الشوائب في معالجة المياه على البناء الخرساني:

الهدف الرئيسي من المعالجة هو ترك الماء يخترق الخرسانة. لا حاجة للماء للمعالجة إذا تم اتخاذ الخطوات المناسبة لمنع فقدان الماء من الخرسانة. هناك حتما بعض فقدان الماء من سطح الأعضاء الهيكلية بسبب التبخّر. تتم عملية الترطيب داخل الهيكل الداخلي، ولكن على السطح، لا يكون الوضع كما هو حيث يوجد نقص في الرطوبة أو محتوى الماء بسبب التبخّر. ومن ثم فمن الضروري أن يكون العلاج. إذا كانت المياه المستخدمة هي مياه البحر، فإنّ أيونات الكلوريد سوف تدخل منطقة السطح والتي ستتحرّك لاحقًا إلى الداخل عن طريق الانتشار.

وتجدر الإشارة إلى أن معظم مشكلات المتانة تبدأ من السطح أو هجوم من السطح للتحرّك إلى الداخل. الهياكل البحرية التي من المقرر غمرها في مياه البحر تنطوي على مخاطر كبيرة بسبب أملاح البحر الذائبة. ولكن تتم تغطية هذه المشكلات إذا تم إجراء المعالجة المناسبة بالمياه العذبة. محتوى الحديد أو المادة العضوية الموجودة في الماء والتي تستخدم في المعالجة سوف ينتج عنها تلطيخ أو ترسبات في سطح الخرسانة. وفقًا لدليل الخرسانة العادية والمسلّحة، فإنّ وجود مركّبات الحديد أو حمض التانيك مقيد في مياه المعالجة.