اليوم تُستخدم الخرسانة التجارية على نطاق واسع. لقد تحسنت قابلية العمل، والدوام، والقوة للخرسانة بشكل كبير تحت السيطرة من قبل محطات الخلط. ومع ذلك، بسبب بُعد النقل، ونوع الأسمنت، والإضافات، وأسباب أخرى، أصبح زمن التصلب غير الطبيعي للخرسانة التجارية مصدر قلق متزايد.
زمن تصلب الخرسانة
بعد إضافة الماء إلى الخرسانة التجارية، يبدأ الأسمنت في التميه، ومع مرور الوقت، تفقد الخلطة تدريجيًا سيولتها ومرونتها. تُعرف هذه العملية بتصلب الخرسانة. زمن التصلب الأولي هو الوقت الذي يبدأ من خلط الأسمنت بالماء حتى تبدأ الخلطة في فقدان مرونتها. أما زمن التصلب النهائي فهو الوقت الذي يبدأ من خلط الأسمنت بالماء حتى تفقد الخلطة مرونتها تمامًا وتبدأ في تطوير القوة.
أنواع التصلب غير الطبيعي للخرسانة
عادةً ما يظهر زمن التصلب غير الطبيعي للخرسانة في ثلاث طرق: التصلب البطيء، والتصلب السريع، والتصلب الزائف. يمكن أن يؤدي التصلب السريع والتصلب الزائف إلى صعوبات في عملية صب الخرسانة. بينما يمكن أن يؤدي التصلب البطيء إلى إطالة فترة إزالة القوالب، وانخفاض القوة المبكرة، وفي الحالات الشديدة، الفشل في تلبية متطلبات التصميم لقوة 28 يومًا، مما يؤدي إلى حادثة تتعلق بالجودة.
تحليل أسباب ومخاطر تصلب الخرسانة غير الطبيعي
التصلب السريع والتصلب الزائف
يتسم التصلب السريع بكونه بعد تلامس الأسمنت والماء، يتصلب المزيج بسرعة ليشكل خليطًا خشنًا جدًا مع ضعف قابلية العمل، ويتصلب بسرعة مع انطلاق كمية كبيرة من الحرارة. أما التصلب الزائف فيتسم بكونه بعد تلامس الأسمنت والماء، يتصلب خلال بضع دقائق دون زيادة ملحوظة في درجة الحرارة. وإذا تم خلطه مرة أخرى في هذا الوقت، يمكن استعادة اللدونة، ويمكن استخدامه في الصب والتصلب بالشكل المعتاد.
هناك عدة أسباب رئيسية لذلك
أولاً، عملية تكليس الأسمنت في الفرن غير كافية أو غير متساوية، ويحتوي الكلنكر على كلنكر مخفض.
ثانيًا، يحتوي الأسمنت على الكثير من القلويات، ويمكن أن تتفاعل كربونات القلويات مع هيدروكسيد الكالسيوم في الأسمنت لترسب كربونات الكالسيوم إن تكوين هذا المعجل الكربوني الإسمنتي يمكن أن يؤدي إلى تصلب الأسمنت بسرعة.
ثالثًا، إن الاستخدام غير الصحيح للأسمنت سريع القوة (الأسمنت المعلّم بحرف ار) يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تصلب الخرسانة بسرعة.
رابعًا، عند استخدام الإضافات مثل ألومينات الكالسيوم، والسولفو الألومينات الكالسيوم، والأحماض العضوية الهيدروكسي ألكيل الأمينية، والمركبات العضوية التي تحتوي على الأحماض الكربوكسيلية الهيدروكسيلية، أو الإضافات المركبة التي تحتوي على هذه المكونات، قد يحدث تصلب سريع نتيجة عدم التوافق بين الإضافة والأسمنت.
خامسًا، قد يحدث التصلب السريع أيضًا عندما تكون درجة حرارة البيئة أثناء خلط الخرسانة أعلى من 35 درجة مئوية، ودرجة حرارة الخرسانة عند مخرج الخلاط أعلى من 35 درجة مئوية.
التصلب البطيء
يتطلب هندسة البناء أن يكون وقت التصلب النهائي للخرسانة عمومًا حوالي 10 ساعات إلى 14 ساعة (باستثناء الخرسانة ذات المتطلبات الخاصة). يُعتبر التصلب البطيء هو الحالة التي يتجاوز فيها وقت التصلب النهائي للخرسانة بشكل كبير الوقت المصمم أو المتوقع للتصلب. وهناك أيضًا عدة أسباب رئيسية لذلك:
أولاً، يكون وقت تصلب الأسمنت طويلًا جدًا. إن تصلب الخرسانة ناتج بشكل رئيسي عن تصلب الأسمنت، لذا فإن وقت تصلب الأسمنت يحدد طول وقت تصلب الخرسانة.
ثانياً، إن الكمية المفرطة من مثبطات الماء أو المخفضات المائية تُعَدُّ السبب الرئيسي لزيادة زمن تصلب الخرسانة، أو حتى لعدم تصلبها لعدة أيام.
ثالثاً، عندما تكون جودة أو كمية الإضافات (مثل الرماد المتطاير، أو المساحيق المعدنية، وما إلى ذلك) غير مناسبة، فمن المحتمل أن يحدث تصلب غير طبيعي. وقد تؤدي الكمية المفرطة إلى تأخر في عملية التصلب.
رابعاً، عدم التوافق بين المخفض المائي والأسمنت أو الإضافات.
خامساً، تقنيات أو تدابير البناء غير المناسبة.
سادساً، بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، فإن انخفاض درجة حرارة البيئة، وانخفاض نشاط المواد المختلطة (أو الإضافات المعدنية) والجرعة العالية، فضلاً عن الأسمنت الخشن، يمكن أن تؤدي أيضاً إلى زيادة زمن تصلب الأسمنت.
عندما تتصلب الخرسانة ببطء، يمكن أن تنشأ المخاطر التالية: أولاً، تأخيرات في جدول البناء، مما قد يؤدي إلى عدم قدرة العمليات اللاحقة على التقدم بشكل طبيعي. ثانياً، سوء جودة الخرسانة بسبب تأخر زمن التصلب النهائي. ثالثاً، خسائر اقتصادية كبيرة.
٤ منع التصلب غير الطبيعي
٤.١ التحقيق في المواد الخام المنتجة من مصنع المواد الخام
عند اختيار المواد الخام لمصنع الخلط، ينبغي إجراء مسح للمواد الخام المنتجة من مصنع المواد الخام مسبقًا. يجب أن لا تكون الفحوصات مجرد إجراء شكلي، وأن لا يُبنى القرار فقط على السعر. خذ مصانع الأسمنت كمثال. يجب إجراء فحوصات صارمة من حيث حجم الإنتاج، وسعة الإنتاج، ومستوى العملية، ومستوى الأفراد، وإدارة القياس، وغيرها من الجوانب. وعلى وجه الخصوص، ينبغي التأكد من أن مصانع الأسمنت لا تستخدم الأنهدريت، أو الجبس شبه المائي، أو الفوسفوجيبس، أو غيرها من المواد المحضرة للأسمنت. يجب اختيار الأسمنت الذي يمتلك زمن إعداد مناسب. يُعتبر الأسمنت ذو زمن الإعداد الطويل سببًا مهمًا لتباطؤ إعداد الخرسانة بشكل مفرط. بشكل عام، ينبغي تفضيل أسمنت الأفران الدوارة لإنتاج الخرسانة الجاهزة، ويجب اختيار أسمنت الأفران الرأسية بعناية؛ كما ينبغي اختيار الأسمنت البورتلاندي والأسمنت البورتلاندي العادي.
٤.٢ زيادة التواصل مع مصنعي المواد الخام
خلال عملية إنتاج الخرسانة، ينبغي زيادة التواصل مع مصنعي المواد الخام. عند تغيير المؤشرات الرئيسية للمواد الخام المقدمة من قبل مصنعي المواد الخام، مثل تكنولوجيا المعالجة ونسبة خلط المكونات، يجب استيعاب الوضع في الوقت المناسب واتخاذ التدابير اللازمة. عند تغير الموسم وتغير المصنع، ينبغي اختبار قدرة الأسمنت والمواد المضافة ومواد الخلط على التكيف.
٤.٣ اختيار المواد المضافة بشكل صحيح
بوجه خاص، يجب تجنب الجرعات المفرطة من المواد المضافة المعيقة أو المخفضات المائية من نوع المعيق. يجب أن يتم تحديد اختيار المعيق أو المخفض المائي من نوع المعيق بناءً على كل حالة على حدة. لأن بعض المواد المضافة المعيقة أو المخفضات المائية من نوع المعيق لها تأثير مثبط قوي جداً، فإن الجرعة الزائدة يمكن أن تؤدي إلى تأخير في التصلب أو حتى عدم التصلب لفترة طويلة، لذا يجب أن تكون الجرعة دقيقة. ونظراً لأن الجرعة صغيرة جداً، فمن الأفضل استخدام مادة قائمة على الماء أو إذابة المادة الصلبة في الماء قبل إضافتها.
٤.٤ السيطرة على المياه المستخدمة في خلط الخرسانة
عندما تحتوي المياه المستخدمة في خلط الخرسانة على مواد مثل الزيت أو الحمض أو السكر، أو عندما يحتوي غطاء المعالجة النهائي على هذه الأنواع من المواد، فقد يؤدي ذلك أيضًا إلى تماسك غير طبيعي. ولهذا السبب، تنص اللوائح على أن المياه المستخدمة في مصنع الخلط يجب أن تكون مياهًا قد اجتازت الاختبارات المطلوبة.
٤.٥ إدارة قياس صارمة لمصنع الخلط
يجب تعيين خبير قياس، ويجب تكليف المكتب المحلي (المنطقة أو البلدية) للقياس بإجراء فحوصات المعايرة على معدات الإنتاج والاختبار مثل خلاطات الخرسانة. يجب إعداد تقرير تأكيد فحص المعايرة وأرشفته من قبل مصنع الخلط. يجب على خبير القياس إجراء فحوصات عشوائية على معدات الإنتاج والاختبار وإجراء الإصلاحات والصيانة. لا يُسمح للأشخاص غير المرخص لهم باستخدام المعدات، ويجب أن تتبع استخدام وتشغيل المعدات الإجراءات والمعايير بدقة. سيساعد ذلك في منع المشكلات المتعلقة بالخرسانة الناجمة عن مشاكل القياس في المعدات.
٤.٦ إدارة صارمة لغرف اختبار مصنع الخلط
يعَدُّ المختبر جزءًا هامًا من مراقبة الجودة في مصنع الخلط. يمكن تحديد زمن التصلب للخرسانة من خلال مقاومة الاختراق عند ٣.٥ ميغاباسكال و ٢٨ ميغاباسكال. لذلك، يُعتبر مختبر مصنع الخلط الوسيلة الأكثر مباشرة وفعالية للسيطرة على زمن التصلب للخرسانة الجاهزة. كلما حدث تغيير موسمي، أو تغيير في المشروع، أو تغيير في المواد الخام، ينبغي أن يكون المختبر هو الأول في الإبلاغ عن التغيير في زمن التصلب وتعديل نسبة الخلط.