خصائص واستخدامات مضافات الخرسانة

ما هي مضافات الخرسانة؟

تسمّى المكونات بخلاف الأسمنت والماء والركام التي تضفي جودة معينة إمّا على مزيج البلاستيك (الطازج) أو الخرسانة المتصلدة بخليط الخرسانة. كما تستخدم المضافات الخرسانية لتحسين سلوك الخرسانة في ظل مجموعة متنوعة من الظروف. تقلل المضافات الخرسانية من تكلفة البناء وتعديل خصائص الخرسانة المتصلدة وتضمن جودة الخرسانة أثناء الخلط والنقل والصب والمعالجة وتتغلب على بعض حالات الطوارئ أثناء عمليات الخرسانة. بحيث هناك تصنيفان رئيسيان للخلطات المستخدمة في الخرسانة، المضافات المعدنية والمضافات الكيميائية.

لماذا تستخدم مضافات الخرسانة؟

1. تقليل تكلفة البناء الخرساني.
   
2. تحقيق خصائص محددة للخرسانة بشكل أكثر فعالية.
   
3. ضمان جودة الخرسانة أثناء الخلط والنقل والصب والمعالجة في الظروف الجوية السيئة.
   
4. التغلب على حالات الطوارئ أثناء العمليات.
   

تصنيف مضافات الخرسانة:

تستخدم أنواع مختلفة من المواد المضافة الكيميائية في البناء الخرساني من أجل تحسين أداء الخرسانة. حيث أن المضافات الخرسانية ليست المكون الرئيسي للخليط، ولكن في الوقت الحاضر يتزايد استخدامها في الخرسانة بسرعة وأصبحت أهميتها أكثر قيمة.

1. موانع احتواء الهواء.
   
2. مخفضات المياه.
   
3. مخفضات المياه عالية المدى (الملدنات الفائقة).
   
4. مثبطات.
   
5. مسرعات.
   
6. المعادن الدقيقة.
   
7. مضافات التخصص.
   

1- المضافات الخرسانية المغمورة بالهواء:

تنتج المواد المضافة الخرسانية المليئة بالهواء فقاعات هواء صغيرة في الخرسانة المتصلدة لتوفير مساحة لتمدد الماء عند التجميد. كما أن المضافات الخرسانية المغمورة بالهواء عبارة عن عوامل أنيونية (تكره الماء) تشكل فقاعات قوية ومرنة ومليئة بالهواء. بحيث تقلل هذه الفقاعات من الضغوط التي تسببها حركة الماء أو تجمده. أنّها توفر حجمًا أكبر للتوسع ومسار تدفق أقصر.

1- فوائد المضافات الخرسانية المغمورة بالهواء:

1. تزيد من قابلية عمل الخرسانة الطازجة.
   
2. زيادة المتانة مقاومة أفضل لدورات إذابة التجميد.
   
3. زيادة مقاومة مزيلات الجليد.
   
4. زيادة مقاومة الأملاح.
   
5. زيادة مقاومة الكبريتات.
   
6. زيادة مقاومة تفاعلية السيليكا القلوية.
   

2- صعوبات تطبيق المضافات الخرسانية المغمورة بالهواء:

1. تقلل من قوة الخرسانة.
   
2. تقليل التأثير في الخرسانة ذات القوة المتوسطة عن طريق خفض نسبة الماء إلى الأسمنت وزيادة عامل الأسمنت.
   

3- تكوين المضافات الخرسانية المغمورة بالهواء:

1. ملح راتنجات الخشب (راتنج فينسول).
   
2. المنظفات الصناعية.
   
3. أملاح اللجنين المسلفن (حسب منتج إنتاج الورق).
   
4. أملاح الأحماض البترولية.
   
5. أملاح المواد البروتينية.
   
6. الأحماض الدهنية والراتنجية.
   
7. سلفونات الكيل بنزين.
   
8. أملاح الهيدروكربونات المسلفنة.
   

2- مضافات الخرسانة المخفضة للماء:

يمكن أن ينتج عن مخفضات المياه 3 أشياء:

1. زيادة الركود.
   
2. زيادة القوة عن طريق خفض محتوى الماء.
   
3. انخفاض تكلفة الأسمنت.
   

1- طريقة عمل مضافات الخرسانة المخفضة للماء:

تعمل مخفضات الماء على زيادة حركة جزيئات الأسمنت في مزيج البلاستيك، ممّا يسمح بتحقيق نفس قابلية التشغيل في محتويات الماء المنخفضة.

3- الملدنات المتفوقة للخرسانة:

الملدنات المتفوقة هي مخفضات المياه عالية المدى. تستخدم الملدنات المتفوقة عند وضع:

1. مقاطع رقيقة أو حول حديد التسليح المتباعد بإحكام.
   
2. الخرسانة تحت الماء.
   
3. الخرسانة عن طريق الضخ.
   
4. ترسيخ الخرسانة صعب.
   

عند استخدام الملدنات الفائقة، تظل الخرسانة الطازجة صالحة للعمل لفترة قصيرة فقط (30 دقيقة إلى 60 دقيقة)، وهذا هو سبب إضافتها عادة في الموقع.

4- مثبطات تأخير خليط الخرسانة:

1- استخدام مثبطات تأخير خليط الخرسانة:

1. لتعويض تأثير الطقس الحار.
   
2. السماح بوضع غير عادي أو مسافات طويلة.
   
3. توفير الوقت للتشطيبات الخاصة.
   
4. الآثار الضارة المحتملة للمثبطات.
   
5. تقليل قوة الشيخوخة المبكرة.
   
6. تقليل الوقت بين المجموعة الأولية والنهائية.
   

2- المزايا المحتملة لمثبطات تأخير خليط الخرسانة:

1. سحب الهواء.
   
2. زيادة قابلية التشغيل.
   
3. تقليل الوقت بين المجموعة الأولية والنهائية.
   

يجب تقييم استخدام المثبطات بشكل تجريبي قبل الدمج في تصميم المزيج.

5- مسرعات خليط الخرسانة:

يستخدم لتقليل الوقت المطلوب لتطوير خصائص القوة النهائية للخرسانة.

1- الأسباب المحتملة لاستخدام مسرعات خليط الخرسانة:

1. تقليل مقدار الوقت قبل بدء عمليات الإنهاء.
   
2. تقليل وقت المعالجة.
   
3. زيادة معدل اكتساب القوة.
   
4. تسرب المكونات تحت الضغط الهيدروليكي بكفاءة.
   
5. تأثير تعويض الطقس البارد.
   

كلوريد الكالسيوم هو المسرع الأكثر استخدامًا. بحيث يساعد في تقليل أوقات الضبط الأولية والنهائية. كما توصي جمعية الأسمنت البورتلاندي بعدم استخدام كلوريد الكالسيوم في مسرعات خليط الخرسانة في الحالات التالية:

1. الخرسانة مسبقة الإجهاد.
   
2. تحتوي الخرسانة على ألومنيوم مدمج مثل القنوات.
   
3. تتعرض الخرسانة لتفاعل القلوي الكلي.
   
4. تلامس الخرسانة مع الماء أو التربة المحتوية على الكبريتات.
   
5. يتم وضع الخرسانة أثناء الطقس الحار.
   
6. التطبيق الشامل للخرسانة.
   

2- بدائل كلوريد الكالسيوم في مسرعات خليط الخرسانة:

1. أسمنت عالي القوة مبكرًا.
   
2. زيادة محتوى الأسمنت.
   
3. علاج في درجة حرارة أعلى (إذا كان ذلك ممكنا).
   
4. ثلاثي إيثانول أمين، ثيوسيانات الصوديوم، فورمات الكالسيوم، نتريت الكالسيوم.
   

6- المعادن الدقيقة كمضافات خرسانية:

مضافات معدنية دقيقة تضاف بكميات كبيرة (20% إلى 100% من وزن الأسمنت) لتحسين خصائص اللدونة والخرسانة الصلبة. كما أن التصنيف على أساس الخصائص الكيميائية والفيزيائية هو:

1- معادن إسمنتية كمضافات خرسانية:

لها خصائص تدعيم هيدروليكي مثال: خبث الفرن العالي والأسمنت الطبيعي والجير المطفأ الهيدروليكي.

2- معادن البوزولانيك كمضافات خرسانية:

1. مادة صليدية وشبيهة.
   
2. قيمة اسمنتية قليلة أو معدومة.
   
3. في وجود الرطوبة، سوف تتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم لتشكيل مركبات ذات خصائص اسمنتية بنسبة 15% من وزن الجير المطفأ. كما يمكن أن تؤدي إضافة البوزولان إلى تحويل الجير المطفأ إلى مادة اسمنتية.
   

1- تصنيف الرماد المتطاير والبوزولان الطبيعي في المضافات الخرسانية:

الفئة N: البوزولان الطبيعي الخام أو المكلس، على سبيل المثال التراب الدياتومي والكرز والصخر الزيتي الأوبالين والرافعات والرماد البركاني وبعض الصلصال والصخر الزيتي المكلس.
الفئة F: الرماد المتطاير بخصائص البوزولان.
الفئة C: الرماد المتطاير بخصائص البوزولان والاسمنت.

الرماد المتطاير هو البُوزولان الأكثر استخدامًا في هياكل الهندسة المدنية.

7- مضافات الخرسانة الخاصة:

تتوفر المضافات الأخرى لتحسين جودة الخرسانة بعدة طُرق، مثل عوامل قابلية التشغيل وعوامل الترابط إلخ.