ما مدى تأثير اختيار الخلطات الخرسانية على أداء الخرسانة؟

التنمية المستمرة للاقتصاد الوطني الصيني

أدى التطور المستمر للاقتصاد الوطني الصيني إلى زيادة الطلب على الخرسانة والأسمنت والمنتجات ذات الصلة في قطاعي البناء والتشييد الصناعي الأساسي. وقد أدى هذا الطلب بالتالي إلى تطوير صناعة منتجات الأسمنت وقطاع الخرسانة. ومع ذلك، مع استمرار تقدم تكنولوجيا البناء، يضع الناس طلبات أعلى على الأسمنت والخرسانة. تنعكس هذه المتطلبات في الحاجة إلى أن تظهر الخرسانة قوة مبكرة، ووقت ضبط قابل للتعديل، وقابلية سيولة عالية، ومتانة عالية، وخصائص خفيفة الوزن. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى سهولة التشكيل، وانخفاض تكاليف التحضير، وطرق المعالجة البسيطة. ولتلبية هذه الاحتياجات، تم إدخال الخلطات الخرسانية.

يتم تصنيف الخلطات الخرسانية عمومًا إلى عوامل القوة المبكرة، وعوامل تقليل الماء، وعوامل سحب الهواء، والمثبطات. وتتميز هذه الخلطات بجرعتها المنخفضة وتنوع أنواعها مما يسمح لها بتعزيز أو تحسين خواص الخرسانة المتصلبة. يعد البحث عن تأثير الخلطات الخرسانية على أداء الخرسانة، وكذلك التوافق بين الخلطات والأسمنت، أمرًا ضروريًا للاستخدام الفعال للمضافات الخرسانية وتعظيم دور الخرسانة في هندسة البناء.

1. تحليل أداء الخلطات الخرسانية

1.1 تأثير الخلطات وتوافق الأسمنت على الخرسانة

(1) كل نوع من الخلطات الخرسانية له وظيفته المحددة. يمكن أن تؤدي إضافة مثل هذه الخلطات إلى تحسين جوانب معينة من أداء الخرسانة. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة عامل تقليل الماء إلى زيادة سيولة الخرسانة مع الحفاظ على نفس المحتوى المائي أو تقليل محتوى الماء الوحدة مع الحفاظ على نفس السيولة، وبالتالي زيادة قوة الخرسانة وتحسين متانتها. يمكن فهم مفهوم التوافق أو عدم التوافق بين الخلطات الخرسانية والأسمنت على النحو التالي: وفقاً للمواصفات الفنية لتطبيق الخلطة الخرسانية، إذا تم إضافة إضافة مختبرة ومتوافقة مع المعايير إلى الأسمنت والتي تلبي المتطلبات المقابلة، ويتم تحقيق التأثير المطلوب. ، فيعتبر الأسمنت والمخلوط متوافقين. وعلى العكس من ذلك، إذا لم يتم تحقيق التأثير المطلوب، يعتبر الأسمنت والمخلوط غير متوافقين.

على سبيل المثال، استخدام عدة أنواع من الأسمنت البورتلاندي العادي وإضافة عامل خفض الماء المحدد عالي الأداء (الذي يلبي معايير الجودة) تحت ظروف تحضير مماثلة، إذا فشل نوع واحد من الأسمنت في تحقيق معدل تقليل الماء المطلوب، فهذا يشير إلى عدم التوافق بين ذلك الأسمنت وعامل اختزال الماء، بينما تكون العوامل الأخرى متوافقة. وبالمثل، إذا فشلت عوامل التثبيت السريع في إنتاج تأثير التثبيت السريع المتوقع أو إذا أدت المثبطات إلى عملية تثبيت خاطئة عند خلطها مع أنواع معينة من الأسمنت، فهذا يشير إلى عدم التوافق بين الخليط والأسمنت. تعاني جميع أنواع الخلطات تقريبًا من مشكلات التوافق مع الأسمنت بدرجات متفاوتة. عوامل تقليل الماء، كونها الأكثر استخدامًا، غالبًا ما تظهر مشكلات عدم التوافق، والتي يمكن أن تظهر بشكل واضح وسريع (على سبيل المثال، ضعف السيولة، انخفاض معدلات تقليل الماء، تصلب الخليط مع توليد الحرارة، أو فقدان السيولة بسرعة مفرطة).

(2) في أحد المشاريع، تم استخدام نوع معين من أسمنت فرن العمود وعامل تقليل الماء المركب عالي الأداء من مصنع محدد. في البداية كانت النتائج مرضية. ومع ذلك، تسببت دفعة من الأسمنت الممزوجة بنفس الخليط في تثبيت سريع في الخرسانة، مما أدى إلى هياكل خرسانية فضفاضة واستلزم هدم 800م3 من الخرسانة المكتملة. وكشف التحقيق أنه على الرغم من أن الأسمنت وعامل تقليل الماء يلبيان المعايير الخاصة بكل منهما، إلا أن المزيج تسبب في مشاكل خطيرة في الجودة. أكدت الاختبارات التجريبية سرعة التصلب، والتي تم حلها بإضافة 0.5%-1.0% ثنائي هيدرات الجبس إلى الأسمنت، مما ينتج عنه خرسانة جيدة الأداء. وقد أظهر هذا أن عدم التوافق كان بسبب عدم كفاية محتوى الجبس في الأسمنت، على الرغم من مطابقته للمواصفات الأسمنتية.

(3) باختصار، تعتبر قضايا التوافق بين الخلطات والأسمنت معقدة ولا يمكن تجنبها في الهندسة. يمكن أن تؤثر هذه المشكلات على أداء التطبيق وتؤدي في بعض الأحيان إلى حوادث هندسية خطيرة وخسائر اقتصادية كبيرة. يعد التوافق بين الأسمنت والمضافات مسألة علمية وعملية تنشأ من حوادث هندسية في العالم الحقيقي. ويتطلب اهتمامًا كبيرًا من وحدات الإنتاج وأقسام التطبيقات الهندسية.

1.2 وظائف الخلطات الخرسانية

تختلف تأثيرات الخلطات الخرسانية باختلاف أنواعها. بشكل عام، يمكن أن تعمل الخلطات على تحسين سيولة الخرسانة في ظل محتوى ثابت من الأسمنت والماء أو تقليل محتوى الماء في ظل ظروف أسمنتية وهبوط ثابتة، وبالتالي زيادة قوة الخرسانة ومتانتها. كما يمكنها أيضًا تقليل استخدام الأسمنت وخفض التكاليف في ظل القوة المصممة الثابتة وظروف الركود. تعمل عوامل القوة المبكرة على تعزيز قوة الخرسانة في المراحل المبكرة وتستخدم بشكل رئيسي في الإصلاحات الطارئة والبناء في فصل الشتاء. تعمل عوامل تقليل الماء على تحسين القوة وتقليل استخدام الماء مع الحفاظ على تماسك الخرسانة. تعمل عوامل احتجاز الهواء على تقليل النزيف والعزل الناتج عن الخلط، مما يحسن قابلية تشغيل الخرسانة. تعمل المثبطات على تأخير وقت الإعداد ويتم استخدامها بشكل شائع في الخرسانة الجماعية أو الخرسانة في الطقس الحار أو نقل الخرسانة لمسافات طويلة.

1.3 تأثير عوامل تقليل الماء على أداء الخرسانة

عوامل تقليل الماء، التي تتكون أساسًا من عوامل نشطة سطحيًا، هي عادةً مواد أنيونية خافضة للتوتر السطحي. لا تتفاعل هذه العوامل كيميائيًا مع الأسمنت ولكنها تعمل بشكل أساسي من خلال التلدين، بما في ذلك الترطيب والتشتت والامتزاز والتشحيم. تقلل هذه الخصائص من متطلبات الماء لخلط الخرسانة، وتعزز قابلية التشغيل، وتحسن تأثير التلدين للخرسانة المخلوطة حديثًا.

1.4 تأثير عوامل حبس الهواء على أداء الخرسانة

تُدخل عوامل احتجاز الهواء العديد من الفقاعات الصغيرة المستقلة إلى الخرسانة، مما يؤدي إلى تحسين قابليتها للتشغيل بشكل ملحوظ. فيما يتعلق بكفاءة تقليل المياه، يمكن لعوامل سحب الهواء أن تزيد من قوة الخرسانة. ومع ذلك، من منظور حبس الهواء، تقل قوة الخرسانة بشكل عام. وبالتالي، فإن الخرسانة التي تحتوي على عوامل احتجاز الهواء أو عوامل تقليل الماء التي تحبس الهواء تظهر معامل مرونة أقل مقارنة بالخرسانة غير المحبوسة بالهواء، مع انخفاض في معامل المرونة يتجاوز الانخفاض في القوة. وذلك لأن الفقاعات الدقيقة العديدة الموجودة في عجينة الأسمنت تقلل من معامل المرونة.