اقرأ في هذا المقال
- ما هو دور كلوريد الكالسيوم في الخرسانة؟
- طرق اضافة كلوريد الكالسيوم مع الخرسانة
- تأثير كلوريد الكالسيوم على خواص الخرسانة
- مزايا استخدام كلوريد الكالسيوم في الخرسانة
ما هو دور كلوريد الكالسيوم في الخرسانة؟
يوفّر كلوريد الكالسيوم العديد من المزايا التي تجعله مشهورًا كَمسرّع للخرسانة. يتسبب في زيادة كبيرة في القوة المبكّرة ويُسرّع معدّل الإعداد. إنّه متاح بسهولة ويذوب بسهولة في الماء. تمت دراسة سلوكه مع مُعظم مكونات الخرسانة وتحت مجموعة متنوعة من الظروف والإبلاغ عنها على مدى سنوات طويلة، وتم فهم آثاره بشكل عام على الرغم من تراكم الأدلة المتزايدة في السنوات الأخيرة على أن كلوريد الكالسيوم أو مصدر آخر لأيونات الكلوريد يمكن أن يسبب مشاكل خطيرة في الخرسانة.
تحاول هذه المقالة وضع النتائج في هذا المجال في منظورها الصحيح على الرغم من وجود اختلافات جانبية في الرأي، كما هو الحال في العديد من مجالات التكنولوجيا الملموسة. تتأثر العديد من خواص الخرسانة بدرجات متفاوتة بكلوريد الكالسيوم، تزداد حرارة الماء عند اليوم الواحد بنسبة 30 بالمائة، تقل قوة الشد عند 28 يومًا بشكل طفيف، تزداد قوة الانحناء في 7 أيام بنسبة 10 في المائة.
قوة الانحناء عند 28 يومًا هي انخفاض من 0 إلى 15، ويظهر تغيير الحجم زيادة من 0 إلى 15. نحن نعلم الآن أن الكلوريد يزيد بشكل كبير من احتمال التآكل. نعلم أيضًا أنه في ظل الظروف التي تتغلغل فيها الرطوبة في الفولاذ، لا تمنع التآكل إلا الأساسيات الكيميائية لماضِ الأسمنت البورتلاندي.
طرق اضافة كلوريد الكالسيوم مع الخرسانة:
يتوفر كلوريد الكالسيوم على شكل حبيبات أو رقائق أو محلول. يحتوي شكل الرقائق العادي على 77% من كلوريد الكالسيوم على الأقل، بينما تحتوي الحبيبات والأشكال الحبيبية الأخرى على 94% على الأقل. نظرًا لأن جميع أشكال كلوريد الكالسيوم قابلة للذوبان في الماء، فمن المستحسن استخدامه في شكل محلول. يجب الحرص على عدم ملامسة المحلول للأسمنت بشكل مباشر، لأن هذا يؤدي إلى مجموعة سريعة من الأسمنت. لذلك ينصح بتخفيفه بالماء وخلطه مع الركام.
تأثير كلوريد الكالسيوم على خواص الخرسانة:
1- تأثير كلوريد الكالسيوم على الخصائص الفيزيائية للخرسانة:
1- ضبط الوقت:
نظرًا لِاستخدام كلوريد الكالسيوم كَمسرّع في الخرسانة، فإنّه يتم استخدامه بشكل رئيسي في درجات الحرارة المنخفضة لأنه يسمح بإنهاء أسرع واستخدام مُبكّر للألواح. لكن لا ينصح باستخدام هذا المعجّل في الطقس الحار لأنه يضبط الخرسانة بسرعة كبيرة، ممّا يجعل من الصعب وضع وإنهاء الخرسانة. يتطلّب كل من معايير المضافات الكيميائية للخرسانة، يجب أن يحدث وقت الإعداد الأولي قبل ساعة واحدة على الأقل ولكن ليس أكثر من 3 ساعات فيما يتعلّق بالإشارة الملموسة.
2- نسبة الاسمنت الماء:
لا يُقلّل كلوريد الكالسيوم بشكل كبير من الماء المطلوب لإنتاج ركود معين ولا يتوقع أن يلعب هذا العامل أي دور مهيمن في تقوية الخرسانة. نظرًا لأنه معجّل، فقد يميل إلى إحداث تصلّب مبكّر وبالتالي تقليل النزيف.
3- دخول الهواء:
لا يتسبب استخدام كلوريد الكالسيوم في الخرسانة في احتباس الهواء، ولكن عند استخدامه مع عوامل حبس الهواء، فإنّه يُسهّل إنتاج المزيد من محتوى الهواء بكمية أقل من عامل احتجاز الهواء.
4- التجميد والذوبان:
تصلّب الخرسانة المحتوية على كلوريد الكالسيوم بسرعة وتطور مقاومة مبكّرة للتلف عن طريق التجميد والذوبان. قد يكون هذا مهمًا في صب الخرسانة في فصل الشتاء عندما يمكن أن تتعرض المادة للتطبيق المبكّر لأملاح إزالة الجليد. في الأعمار اللاحقة، قد تكون الخرسانة الناضجة التي تحتوي على كلوريد الكالسيوم أقل مقاومة لهجوم الصقيع.
5- الإزهار:
بسبب استخدام كلوريد الكالسيوم في الخرسانة، يتم تكوين رواسب بيضاء على سطح الخرسانة في بعض الحالات. ولكن في الظروف العادية، فإنّه يجذب الماء وليس من المحتمل أن يتسبب في حدوث إزهار كما تفعل الأملاح الأخرى. هذه الرواسب البيضاء غير قابلة للذوبان في الماء، لذلك يستخدم حمض الهيدروكلوريك المخفف لإزالته.
2- تأثير كلوريد الكالسيوم على خواص الخرسانة الكيميائية:
1- هجوم الكبريتات:
يؤثر كلوريد الكالسيوم على الخرسانة عند تعرضها لمحاليل الكبريتات. تتفاعل الكبريتات مع أيونات الكالسيوم والألومنيوم في عجينة الأسمنت لتكوين كبريتات الكالسيوم وهيدرات كبريتات الكالسيوم، وهو ما يتسبب في تعطيل الخرسانة. إذا كان كلوريد الكالسيوم موجودًا، فهناك دليل على انخفاض مقاومة هجوم الكبريتات.
2- حرارة الترطيب:
يتم تسخين الماء بمعدّل أسرع وتكون عملية الترطيب أسرع في وجود كلوريد الكالسيوم، خاصة في أول 10 إلى 12 ساعة.
3- التفاعل القلوي الكلي:
عندما يتم استخدام الأسمنت عالي القلوية مع أنواع معينة من الركام، يحدث تدهور للخرسانة بسبب تورم الركام. من المعروف أن كلوريد الكالسيوم في الخرسانة يؤدي إلى تفاقم تفاعل الركام القلوي. إذا كان لابد من استخدام كلوريد الكالسيوم في مثل هذه الحالات، فيمكن التحكّم في التمدد عن طريق استخدام الأسمنت القلوي المنخفض أو البوزولان أو الركام غير التفاعلي.
4- تآكل حديد التسليح:
في الخرسانة المحتوية على كلوريد الكالسيوم، لا يمكن الحفاظ على هذا القضيب المستقرّ الذي يحمي الفولاذ من البيئة الخارجية بنفس الكفاءة كما توجد إمكانية للتآكل. يُحظَر استخدام كلوريد الكالسيوم للخرسانة سابقة الإجهاد لأن معدل التآكل يرجع أكثر إلى أن مساحة سطح الأسلاك كبيرة وتزداد اختلافات الإجهاد. لا يُنصح باستخدام كلوريد الكالسيوم للخرسانة المعالجة بالبخار.
3- التأثيرات على السلوك الميكانيكي:
1- قوة الضغط:
نظرًا لِاستخدام كلوريد الكالسيوم كَمسرّع في الخرسانة، فإنّه يزيد من معدل تصلّب الخرسانة. تتطلّب المواصفات القياسية للمضافات الكيميائية للخرسانة زيادة لا تقل عن 125 في المائة عن الخرسانة الخاضعة للتحكم في 3 أيام، ولكن في 6 أشهر أو سنة واحدة، يكون المتطلّب 90 في المائة فقط من عينة التحكم. بالمقارنة مع الخرسانة التقليدية وخرسانة كلوريد الكالسيوم، قد يتراوح اكتساب القوة بين 30 و 100 في المائة في الأيام الثلاثة الأولى.
إنّ كميات كلوريد الكالسيوم الزائدة عن المعايير المقبولة تسبب قوة أقل. للحصول على نفس المقدار من قوة الكلوريد تكون الزيادات أكبر بالنسبة للخلطات الأكثر ثراءً. يكون تأثير كلوريد الكالسيوم على النسبة المئوية للكسب في القوة مهمًا بشكل خاص في درجات الحرارة المنخفضة.
2- قوة الانحناء:
لا تزيد قوة الانحناء بقدر قوة الانضغاط مع إضافة كلوريد الكالسيوم. تتطلب المواصفات القياسية للمضافات الكيميائية للخرسانة أن تكون قوة الانحناء في 3 أيام على الأقل 110 في المائة من عينة التحكم. بعد فترات أطول من المعالجة، قد تكون قوة الانحناء للخرسانة المحتوية على كلوريد الكالسيوم أقل من تلك الموجودة في عينة التحكم.
3- الانكماش والزحف:
تزيد إضافة كلوريد الكالسيوم في الخرسانة من انكماش الخرسانة ممّا يؤدي بدوره إلى زيادة الزحف في الخرسانة.
مزايا استخدام كلوريد الكالسيوم في الخرسانة:
- قوة أولية عالية.
- تقليل وقت التحديد النهائي.
- انخفاض النزيف.
- تحسين قابلية العمل.
- تحول سريع للعمل.
- الفعالية من حيث التكلفة.
- مفيد عند استخدامه مع الرماد المتطاير.
