تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هي الإضافات الخرسانية الكيميائية؟

تعدُّ الإضافات الخرسانية (الكيميائية) المكوّن الإضافي الخامس الذي يمكن إضافته للبيتون، وذلك بكمياتٍ قليلةٍ وصغيرة، والتي تُضاف إما في مرحلة الخلط للمكونات أو في المرحلة التي تسبق الخلط أي أثناء تجميع مكونات الخلطة، حيث توجد هذه الإضافات إما سائلةً في براميل أو على شكل بودرة تُخزّن ضمن صناديق.

ما هي الأهداف والأسباب لإضافة الإضافات الخرسانية الكيميائية؟

● من أهمّ أهداف الإضافات الخرسانية التقليل من الكلفة الاقتصادية للمشروع على الرغم من أن الإضافات الكيميائية تعدُّ باهظة الثمن، ولكن الخواص والصفات التي تُعطيها للخرسانة من ديمومةٍ ومقاومة تؤدي لأن تكون الفائدة الاقتصادية للمشروع كبيرةً ومفيدة.

● ضمان المحافظة على جودة ونوعية البيتون، وذلك يتجسّد من خلال أن البيتون أثناء مرحلة نقله للموقع يمكن أن يتصلّب قبل وصوله، ورفض هذه الجبلة هو أمرٌ مستحيل، لذلك يمكن أن نلجأ لفكرة الإضافات الخرسانية، وهي نوعٌ من مؤخّرات الأخذ.

● التغلّب على الظروف التي يمكن أن تواجه الخرسانة، وتُسبّب الصعوبات، وذلك من خلال الظروف الطقسية المختلفة، على سبيل المثال: في حالة الطقس البارد شتاءً عند هطول المطر لا يمكن صبّ البيتون في حال كانت الجبالات موجودةً في الموقع، فتتمُّ إضافة نوعٍ من الإضافات الخرسانية توقف عمليه الإماهة، وعند تحسُّن الطقس تتمُّ إضافة إضافاتٍ مُنشّطةٍ لعملية الإماهة.

● إصلاح بعض المشاكل التي تقع فيها الخرسانة. ^[1]

ما هي الأمور والعوامل التي يجب أخذها بعين الاعتبار عند استخدام الإضافات الخرسانية الكيميائية؟

● لابدَّ من توافق الإضافات الخرسانية مع مكونات خلطة الإسمنت والحصويات بحيث لا تؤدي إضافة هذه المواد لجعل المكونات تبدي أفعالاً سلبيةً، مثال: تشكُّل الفقاعات، والفراغات الهوائية.

● لابدَّ من مراعاة درجات الحرارة والرطوبة، وذلك نتيجةً لانعكاس آثارها على الإضافات في حالة الرطوبة الزائدة، لذلك تؤدي إلى ظاهرة النّضح، وفي حالة الرطوبة المُنخفضة، فإن ذلك يؤدي لظهور انكماش وتقلُّص البيتون.

● يجب دراسة الكمية المطلوبة من الإضافات بحيث لا يتمّ التأثير على قابليه تشغيل البيتون، وطبيعة قوام الخلطة.

● لابدَّ من الالتزام ببروتوكول وتعليمات الشركة المُصنّعة لهذه الإضافات، وذلك من أجل الوصول للخواص المطلوبة والقوة المناسبة. ^[2]

هل يختلف تأثير الإضافات الخرسانية الكيميائية على الخرسانة المُتصلّبة والخرسانة الطرية؟

يختلف تأثير هذه الإضافات على كلا الخرسانتين. ^[3]

ما هو تأثير الإضافات الكيميائية على الخرسانة الطرية الطازجة؟

1- التقليل أو التسريع بزمن الأخذ (الإعداد) الأولي، ونقصد بزمن الإعداد الأولي أي زمن بدء تجمُّد الخلطة الإسمنتية.

2- التقليل من معدل الهبوط في البيتون.

3- التخفيف من ظاهرة النّضح.

4- التخفيف من خطورة حدوث ظاهرة الانفصال في الخلطة.

5- زيادة قابلية تشغيل الخلطة، وذلك من دون زيادة محتوى الماء أو التقليل من محتوى الماء مع المحافظة على قابلية التشغيل ذاتها.

6- التحسين من قابليه الضخ .

ما هو تأثير الإضافات الكيميائية على الخرسانة المُتصلّبة؟

1- العمل على تسريع تطور القوة والمقاومة في الأعمال المبكرة للخرسانة. 

2- العمل على تأمين ترابطٍ جيد ما بين البيتون وقضبان حديد التسليح.

3- تأمين الحماية اللازمة للحديد، وذلك من الصدأ.

4- العمل على تقليل الحرارة الناتجة عن عملية إماهة الإسمنت المرافقة لعمليه التصلُّب المبكرة.

5- زيادة مقاومة البيتون لقوى الضغط والشدّ، وكذلك مقاومة دورات التجمُّد والذوبان.

6- القدرة على إنتاج الخرسانة الملونة، والحصول عليها.

7- التقليل من نفوذية الخرسانة ومساميتها .

ما هي أنواع الإضافات الخرسانية الكيميائية؟

– الإضافات المُبطّئة لزمن الإعداد (الأخذ).

– الإضافات المُسرّعة لزمن الإعداد.

– الإضافات المُقلّلة للماء.

– الإضافات الطاردة للهواء.

– إضافات تلوين الخرسانة.

– الإضافات العازلة للرطوبة أو المُخفّضة لنفوذية الخرسانة.

– إضافات الهواء المحبوس (مولدات الفقاعات الهوائية).

– الإضافات المُخفّضة لفعالية التفاعل القلوي.

– الإضافات المُثبّطة لتآكل حديد التسليح.

– الإضافات الرابطة. ^[4]

إضافات الهواء المحبوس

يُعتبر هذا النوع من الإضافات من أهمّ إنجازات تكنولوجيا الخرسانة والبناء، حيث تعتمد هذه المولدات على تشكيل فقاعاتٍ هوائيةٍ بعددٍ كبيرٍ تتوزع بشكلٍ متناسقٍ ومنتظم ضمن الخلطة بحيث تكون ذات أبعادٍ متساويةٍ وثابتة، حيث يتجلى دورها من خلال تأمينها المكان المناسب لجزيئات الماء الناتجة عن تعرُّض الخرسانة للرطوبة والجليد، وفي بعض الحالات للثلوج.

ما هو تأثير إضافات الهواء المحبوس على الخرسانة؟

يتجسد تأثير هذه الإضافات من خلال تحسين العديد من خواص الخرسانة، وهي:

1- زيادة متانة وديمومة البيتون ضدّ دورات التجمُّد والذوبان في ظل ظروف الطقس الشتوي.

2- تُحسّن من قابلية التشغيل، وتُقلّل من خطر الانفصال، وكذلك النّضح.

3- من أهمّ تأثيراتها تحسين مقاومة البيتون ضدّ أملاح الإذابة، والتي تظهر آثارها من خلال تقشّر الأسطح.

تتراوح نسب هذه الإضافات ضمن الخرسانة ما بين 0.01 إلى 0.04 بالمئة، وذلك من وزن الإسمنت، وتصنع هذه الإضافات من راتنجات الخشب الطبيعي والزيوت ذات الأصل النباتي والحيواني، ويعود الأصل الكيميائي لهذه المواد لأملاح صمغ الفينسول، وراتنجات الأحماض البترولية والتيبول.

الإضافات المُخفّضة والمُقلّلة للماء

أثناء تصميم الخلطة البيتونية نراعي نسبة الماء إلى الأسمنت W/C، حيث لابدَّ من مراعاة كمية الماء ضمن الخلطة، ومن أجل القدرة على التحكم بهذه النسبة كان لابدَّ من استخدام إضافاتٍ مخفّضةٍ للماء، وذلك بدواعي تعديل خصائص الخرسانة.

يتمُّ استخدام هذه الإضافات وفق المواصفة ASTM c494 ، حيث يوجد لدينا عدة مجموعاتٍ من الإضافات المُخفّضة للماء، وتنقسم إلى الإضافات المُخفّضة للماء بدرجةٍ عادية، والتي تعمل على التقليل من الماء المضاف للجبلة، وبنسبةٍ تصل إلى 10 بالمئة، بينما النوع الثاني الإضافات المُخفّضة للماء بدرجةٍ وفعاليةٍ عالية تخفض نسبة الماء إلى 30 بالمئة.  

من أهمّ الأسباب لاستخدام هذه الإضافات الحصول على هبوطٍ بقيمةٍ مقبولة دون الحاجة لزيادة محتوى الماء، حيث نعلم أن قابلية التشغيل تُعتبر الركن الأساسي للخلطة، وللحصول على قابلية تشغيلٍ مقبولة لابدَّ من زيادة كمية الماء، ولكن الزيادة الكبيرة يمكن أن تؤدي لعواقب كبيرة، وحدوث انفصال، لذلك لابدّ من اللجوء لاستخدام هذا النوع من الإضافة.

تُعتبر هذه الإضافات مجموعةً من السلاسل المؤلفة من ذرات الكربون، والتي ترتبط مع ذرات الهيدروجين، ومن هنا نستطيع التمييز بين الإضافات المُخفّضة للماء بمقدار هذه السلاسل، ويعود الأساس الكيميائي لهذه الإضافات إلى كربوهيدرات، ولجنو سلفونيت، وفينول فورمالدهيد، ومن الأنواع الجديدة بولي كربوكسيلات. ^[5]

 ما هي مزايا تخفيض محتوى الماء؟  

1- الاقتصادية في استخدام كمية الأسمنت، والتقليل منها.

2- الحصول على تشطيبٍ نهائيٍّ للسطح الخرساني بشكلٍ جيد.

3- حماية الخرسانة الطرية من حدوث انفصالٍ في مكوناتها.

4- الحصول على بيتون مقاومته الابتدائية عالية، حيث تتلخص آليه تأثير الإضافات المُخفّضة للماء على الخلطة من خلال إضافة هذه المواد التي تعمل على التقليل من تقارب والتصاق ذرات الأسمنت ببعضها، وتؤدي لتوزع الماء بشكلٍ معتدلٍ بين ذرات الأسمنت، والحصول على قابلية تشغيلٍ مرتفعةٍ وجيدة. ^[5]

الإضافات العازلة للرطوبة أو المُخفّضة لنفوذية الخرسانة

تستخدم هذه المُخفّضات للتقليل من نفوذية الماء والرطوبة إلى الهيكل الخرساني، والتي يمكن أن تصل إلى البيتون عن طريق وجود تشقُّقاتٍ وفراغات. عادةً يُترجم مفعول هذه الإضافات من خلال تصنيفها إلى نوعين مواد صلبة صغيرة الحجم تقوم بعملية ملء الفراغات، وقطع الطريق على الماء، وإعاقة مروره أو من خلال تشكيل سيليكات الكالسيوم، والتي تترسّب، وتملأ الفراغات، وتمنع دخول الماء، ويكثر استخدام هذه الإضافات عندما تكون الخرسانة على اتصالٍ مباشرٍ مع الماء، والتي تكون تحت الماء، يعود الأساس الكيميائي لهذه المُخفّضات مواد استيارات الكالسيوم . ^[4]

الإضافات المُخفّضة لفعالية التفاعل القلوي

تستخدم هذه الإضافات للتحكم بالتفاعل القلوي الذي يحدث نتيجة تفاعل الأسمنت مع السيليكا الموجودة في الحصويات، ونتيجة هذا التفاعل ينتج لدينا مادة هلامية منتفخة، ويُسبّب هذا الانتفاخ ازدياداً بحجم الخرسانة والتشقُّق. لمنع هذا التفاعل من الحدوث، والتقليل من آثاره نقوم باستخدام هذه الإضافات، ومن أهمّ هذه المواد: أملاح الليثيوم، وكربونات الليثيوم، وتوجد أيضاً الخلطات البوزولانية. ^[4]

الإضافات المُثبّطة لتآكل حديد التسليح

يعدُّ تآكل فولاذ وحديد التسليح أمراً شائعاً ومنتشراً بشكلٍ كبير عندما يتعرّض الهيكل الخرساني للمياه المالحة، حيث يؤدي تفاعل الكلور مع أوكسيد الحديد إلى بدء تشكل طبقة الصدأ، وغياب طبقة الحماية للقضبان. من أهمّ هذه الإضافات المانعة، والمُثبّطة لعملية التآكل هي نترات الصوديوم، ونتريت الصوديوم . ^[6]

الإضافات المُبطّئة لزمن الآخذ والإعداد

تستخدم هذه الإضافات وفقاً للمواصفة ASTM c494، حيث تقوم هذه المُثبّطات على إبطاء عملية ترطيب الأسمنت، وبالتالي زيادةً في وقت الإعداد الأولي للبيتون أي بالبدء في عملية تصلُّب البيتون، ونلجأ لهذه الإضافات في العديد من الحالات، والتي تتجسّد فيما يلي: ^{[4] [6]}

1- يؤدي بدء التصلُّب السريع للبيتون في بعض الحالات لحدوث انقطاعاتٍ ضمن الهيكل الخرساني، وحدوث فراغاتٍ لا داعٍ لوجودها، لذلك نلجأ لاستخدام المُثبّطات.

2- في حالة الطقس الحار، ودرجات الحرارة المرتفعة يكون عندها التصلُّب صعباً، حيث إن الحرارة العالية تسرُّع من عملية تصلّب البيتون، وهذا ما يُسبّب حادثة الفصل ما بين الطبقات.

3- في حالة صبّ الأساسات العميقة والضخمة، وكذلك آبار النفط تعدُّ مناطق صعبة ذات ظروف صبٍّ سيئة، وفي غاية الصعوبة.

4- الأساس الكيميائي لبعض المُثبّطات منتجات السيليلوز والسكر، وكذلك أملاح الزنك يجب أن يتمّ اختيار النسب الصحيحة قبل إضافتها، لأن الزيادة في هذه النسب قد يؤدي لردود أفعالٍ عكسية بحيث تمنع عملية التصلُّب بشكلٍ كامل.

الإضافات المُسرّعة لزمن الأخذ والإعداد

يُطلق عليها أيضا المُسرّعات، ويتمّ استخدامها من أجل تسريع وقت الإعداد الأولي للبيتون، وتأمين التصلُّب المبكر للبيتون، والتي تستخدم في عدة مجالات، وهي: ^{[4] [6]}

1- في حال الاضطرار لإزالة القوالب الخشبية الكوفراج في وقتٍ مبكر.

2- في حال أعمال الإصلاح للإنشاءات.

3- في حالة الطقس البارد، حيث تستخدم هذه الإضافات من أجل زيادة سرعه تطور المقاومة الابتدائية للبيتون، والتقليل من حادثه النضح. يُعتبر الأساس الكيميائي لهذه المواد ثلاثي أيثانولامين، وأبخرة السيليكا، وكلوريد الكالسيوم.

إضافات تلوين الخرسانة

تعدُّ هذه الإضافات مواد طبيعية تستخدم لتلوين الخرسانة، وذلك لأهدافٍ جمالية أو ودواعٍ تتعلق بالأمان، ولابدّ من اختبار هذه المواد قبل استخدامها لمدى حساسيتها لأشعة الشمس، ويجب أن تكون نسبة إضافتها مدروسةً بحيث لا تؤثر على قوه البيتون وخواصه، حيث في غالب الأحيان تكون نسبةً مثاليةً، لاستخدامها 6 بالمئة من وزن الأسمنت ضمن الخلطة. ^[4]

الأثر اللوني لهذه الاضافات

1- للحصول على اللون الأرجواني نستخدم أكسيد الحديدوز.

2- للحصول على اللون الأزرق نستخدم منغنيت الباريوم.

3- للحصول على اللون الأخضر نستخدم أكسيد الكروم.

4- للحصول على اللون الأصفر نستخدم أكسيد الحديد الأصفر.

5- للحصول على اللون الأحمر نستخدم أكسيد الحديد الأحمر.