اقرأ في هذا المقال
ما هو تأثير شوائب الماء على قوة الخرسانة؟
الماء عنصر مهم في الخرسانة حيث يتم استخدام جزء من ماء الخلط في ترطيب الأسمنت والمياه المتوازنة مطلوبة لنقل قابلية التشغيل للخرسانة. وبالتالي فإنّ كمية ونوعية المياه مطلوبة للنظر فيها بعناية فائقة. تقلّ قوة ومتانة الخرسانة بسبب وجود الشوائب الكيميائية في الماء. أوصت مُعظم المواصفات باستخدام ماء البوتاسيوم في صناعة الخرسانة. سيكون الحل العملي هو إجراء اختبارات لوقت التثبيت وقوة الخرسانة بين الماء قيد الدراسة والمياه ذات الجودة المثبّتة.
أدّى فشل الهياكل الخرسانية التي أدّت إلى انهيار المباني إلى إجراء العديد من الأبحاث حول جودة مواد البناء. يُعزى انهيار المباني الذي أدّى إلى وقوع إصابات وخسائر في الأرواح والاستثمارات إلى حد كبير إلى استخدام مكونات خرسانية رديئة الجودة. لا توجد معلومات عن تأثير محتوى الطمي والطين والشوائب العضوية الموجودة في الماء بالإضافة إلى تأثيرها على قوة ضغط الخرسانة. الهدف من هذا البحث هو تحديد مستوى الطمي والطين والشوائب العضوية الموجودة في الماء المستخدم في البناء وتأثيره على مقاومة الانضغاط للخرسانة.
بالنسبة لإنتاج الخرسانة الأسمنتية، يُعَد الماء أحد أهم المكونات حيث لا يمكن ترطيب الأسمنت إلّا في وجود الماء. يشكل ترطيب الأسمنت مادة هلامية عند التصلّب يُعطي قوة للخرسانة. وبالتالي لا يمكن تحضير الخرسانة من أي نوع بدون ماء. تم العثور على خصائص الماء للتأثير على خصائص الخرسانة إلى حد كبير. يؤدي وجود الشوائب في الماء للخلطة الخرسانية إلى انخفاض الخواص الإنشائية للخرسانة مثل القوة والمتانة إلى حد كبير.
يمكن التعبير عن تأثير شوائب الماء على خصائص الخرسانة بشكل أساسي في فترتين:
- من حيث الاختلاف في أوقات ضبط خلطات الأسمنت البورتلاندي التي تتكون من ماء الخلط المقترح عند مقارنته باستخدام الماء المقطّر.
- من حيث قوة الخرسانة التي يتم مقارنتها مع عينات التحكّم المحضّرة بالماء المقطّر.
يكون تأثير شوائب الماء على قوة الخرسانة وقوة تحملها من خلال قياس فرق قوة الضغط في اليوم الثامن والعشرين من المعالجة. ما يصل إلى 10% من الاختبار المتحكّم فيه كافٍ لقياس جودة ماء الخلط. وفقًا لدليل الخرسانة العادية والمسلحّة، يتم تحديد اختلاف في وقت الإعداد الأولي بقيمة +/- 30 دقيقة، نظرًا لأن وقت الإعداد الأولي لا يقلّ عن 30 دقيقة.
تتأثر الخرسانة بالمخلّفات السائلة التي يتم طردها من أعمال الصرف الصحي والسكّر وصناعة الأسمدة والطلاء وأعمال الغاز والصناعات النسيجية. أظهرت الاختبارات المختلفة أن استخدام الماء أو الهيكل الذي يتم إنشاؤه بالقرب من جسم مائي به كمية زائدة من الأملاح (الأملاح الذائبة) يميل إلى تقليل مقاومة الانضغاط للخرسانة بمقدار 10 إلى 30 بالمائة. هذا النقص هو قوة الخرسانة مقارنة بتلك التي تحصل عليها الخرسانة باستخدام الماء المقطر.
يميل المحتوى العالي من الكلوريدات في الماء إلى إظهار ازهار السطح والرطوبة باستمرار ويجعل حديد التسليح عرضة للتآكل. هذه المشكلة في الهياكل الخرسانية بسبب مشاكل جودة المياه تكون أكثر حدة في المناطق الاستوائية، ومعظمها في هذا المزيج الهزيل. يوضّح الجدول 1 انخفاض مقاومة الانضغاط للهياكل الخرسانية بمحتوى الملح المختلف الموجود في الماء.
الجدول 1: تأثير الأملاح المختلفة في الماء على مقاومة الضغط للخرسانة.
| محتوى الملح في الماء (٪) | انخفاض في قوة الضغط (٪) |
| أملاح الكبريتات (0.5) | 4 |
| أملاح الكبريتات (1) | 10 |
| كلوريد الصوديوم (5) | 30 |
| املاح ثاني أكسيد (1) | 20 |
شوائب المياه وتأثيرها على بعض الخصائص الخرسانية:
يتم شرح تأثير الخصائص المختلفة على خصائص الخرسانة أدناه:
1- تأثير الجسيمات العالقة في الماء على خصائص الخرسانة:
إذا كان ماء الخلط يحتوي على جزيئات معلّقة بكمية تصل إلى 0.02% من وزن الماء الكلّي المستخدم في الخرسانة، فلن يؤثر ذلك على خصائص الخرسانة. وُجِد أن المحتوى العالي من الجسيمات العالقة لا يؤثر على قوة الخرسانة، بل يؤثر على خصائصها الأخرى. ينص الكود الهندي للخرسانة العادية والمسلّحة على أن يكون الحد المسموح به للجزيئات المعلقة في الماء أقل من 2000 مجم لكل لتر. قبل استخدام الماء في الخرسانة، يجب أن تخضع المياه الموحلة للتسوية في الحوض.
2- تأثير الأملاح غير العضوية المتنوعة في الماء على خواص الخرسانة:
يُؤثر محتوى الملح في الماء سلبًا على قوة الخرسانة. الأملاح الرئيسية التي يمكن أن توجد في الماء هي أملاح المنغنيز والقصدير والرصاص والنحاس والزنك. يؤدي وجود كلوريد الزنك في الماء إلى إعاقة اكتساب قوة الخرسانة. يتم تحديد ذلك على أنه ملاحظة لعدم اكتساب القوة في اليوم الثاني أو الثالث من الخرسانة (عند إخضاعها لاختبارات القوة). ملح آخر له تأثير مدمّر على الخرسانة هو نترات الرصاص.
تؤدي الأملاح الأُخرى مثل فوسفات الصوديوم، زرنيخات الصوديوم، أيُودات الصوديوم وبورات الصوديوم إلى تقليل قوة الخرسانة الأولية إلى درجة منخفضة جدًا. تتسبب كربونات الصوديوم والبوتاسيوم في تكوين سريع للغاية بتركيزات كبيرة. يؤدي هذا إلى تقليل قوة الخرسانة. يؤدي وجود كلوريد الكالسيوم إلى تسريع عملية تثبيت وتصلّب الخرسانة. لكن وجود كلوريد الكالسيوم يقتصر على 1.5 في المائة من الوزن الإجمالي للأسمنت المستخدم في الخلطة.
3- تأثير أملاح مياه البحر على خواص الخرسانة:
تتكون مياه البحر من 3.5% من الأملاح الذائبة. التركيب الكيميائي لمياه البحر موحّد في جميع أنحاء العالم. ترتبط مُعظم الكلوريدات بالصوديوم، بينما يرتبط بعضها بالبوتاسيوم، بينما ترتبط الكبريتات بالمغنيسيوم. عند النظر في القيم التقريبية، يمكن تحديد محتوى أيون مختلف بسبب وجود الأملاح على أنه 51.3% كلوريدات، مغنيسيوم في 3.6%، 7.2% كبريتات، 28.5% صوديوم، 1.3% كالسيوم و 1% بوتاسيوم. لكن الكمية الإجمالية للملح قد تختلف بشكل كبير. يتناسب دخول أي أيون معتبَر إلى كتلة خرسانية طرديًا مع ملوحة مياه البحر.
هذا فيما يتعلّق بكتلة معينة من مياه البحر. عندما تكون التأثيرات الكيميائية ذات أولوية أكبر، يُذكر أن الكبريتات هي الأكثر إشكالية. هذا هو سبب تطوير الأسمنت المقاوم للكبريتات. تسهل الخرسانة ذات نسبة الماء إلى الأسمنت المنخفضة للغاية هذا المطلب لمقاومة الكبريتات. يُقلّل محتوى الملح في مياه البحر من قوة الخرسانة بنسبة 10 إلى 20 بالمائة. أكثر من عامل القوة يُعتبر تآكل التعزيز من الآثار السلبية. الكلوريدات هي السبب الرئيسي للتآكل.
يكون خطر تآكل حديد التسليح أعلى عند تعرّضه للهواء منه عند غمره في الماء. تأثير آخر للكلوريدات هو الإزهار. يُنصح باستخدام الأسمنت الذي يحتوي على نسبة عالية من ثلاثي ألمونيات الكالسيوم (C3A)، حيث سيتم اعتراض أيون الكلوريد من خلال وجود الألومينات. يحدث هذا عن طريق ترسيب كلورو ألومينات الكالسيوم الذي ليس له آثار ضارة. سيؤدي ذلك إلى زيادة فترة حياة الفولاذ ومتانة الهيكل.
