تأثير تفاعل القلويات السيليكا على الخرسانة

قد يبدو تفاعل القلويات السيليكا (ASR) وكأنه عملية بطيئة ، ولكن آثارها على الهياكل الخرسانية يمكن أن تكون مدمرة مع مرور الوقت. يُعرف ASR المعروف باسم "مرض الخرسانة" ، يضعف الهياكل بهدوء ، مما يسبب الشقوق ، والتشوهات ، وتسوية حياة خدمتها في النهاية. إن فهم كيفية تطوير ASR ويؤثر على ملموسة أمر بالغ الأهمية للمهندسين والبنائين وفرق الصيانة التي تهدف إلى بناء بنية تحتية متينة وآمنة.

كيف يتطور تفاعل القلويات السيليكا في الخرسانة

يبدأ ASR عندما القلوية ¹ (الصوديوم والبوتاسيوم) من الاسمنت مع السيليكا الموجودة في أنواع معينة من الكلي في وجود الرطوبة . ينتج التفاعل هلام قلوية ² يمتص الماء ويتوسع مما يخلق ضغطًا داخليًا داخل الخرسانة.

مراحل التنمية:

1. البدء : أيونات القلويات والسيليكا التفاعلية تتلامس في ظروف رطبة.
2. تشكيل الهلام : تتشكل هلام تورم حول الجزيئات الإجمالية.
3. التوسع والتكسير : يسبب الضغط الداخلي microcracks ، والتي تنمو بمرور الوقت.
4. التدهور التدريجي : تتسع الشقوق ، مما يسمح بمزيد من دخول الرطوبة ، وتسريع الأضرار.

بدون تدخل ، يمكن أن يستمر ASR لعقود من الزمن ، مما يضعف بشكل تدريجي الخرسانة.

الأعراض الشائعة وعلامات تلف ASR

يعد اكتشاف العلامات المبكرة لـ ASR أمرًا ضروريًا لمنع المشكلات الهيكلية الحادة. على الرغم من أن ASR يبدأ بعمق داخل الخرسانة ، إلا أن الأعراض المرئية تظهر في النهاية.

الأعراض النموذجية:

• خريطة تكسير ³ : تشققات السطح العشوائية التي تشبه الشبكة.
• نضح الجل ⁴ : هلام أبيض أو مظلم يتسرب من خلال الشقوق.
• تلون السطح ⁵ : بقع من الخرسانة أخف وزنا أو أغمق.
• التوسع والتزييف : تشويه مرئي للجدران أو الأرصفة أو طوابق الجسر.
• المنبثقة : ثورات السطح الموضعية.

يمكن أن يساعد التقاط هذه الأعراض في وقت مبكر في تخطيط استراتيجيات إصلاح قبل مجموعات التدهور الشديد .

الآثار طويلة الأجل على الأداء الهيكلي

إذا تم ترك ASR دون رادع ، فقد يؤدي ذلك إلى مشكلات خطيرة على المدى الطويل ⁶ التي تؤثر على السلامة والوظيفة وعمر الهياكل الخرسانية.

تشمل التأثيرات:

• فقدان سعة الحمل ⁷ : تقلل microcracks من قدرة الخرسانة على تحمل الأحمال.
• تآكل التعزيز ⁸ : تسمح الشقوق بالماء والكلوريد بالوصول إلى حديد التسليح.
• انخفاض المتانة : زيادة النفاذية تؤدي إلى تلف الصقيع والهجوم الكيميائي.
• اضطرابات الخدمة : قد تتطلب الجسور والطرق والسدود الإغلاق للإصلاحات الرئيسية.

في الحالات الشديدة ، يمكن أن يفرض ASR إيقاف التشغيل المبكر للبنية التحتية الحرجة قبل حياة التصميم المقصودة.

استراتيجيات الوقاية والتخفيف

لحسن الحظ ، يمكن الوقاية من ASR - وحتى يمكن التحكم فيها إذا تم اكتشافها مبكرًا. تركز الوقاية على السيطرة على المكونات اللازمة لتفاعل.

طرق الوقاية:

• استخدم الأسمنت المنخفض الأسلوب : الحفاظ على مستويات القلويات أقل من العتبات الحرجة.
• حدد المجاميع غير التفاعلية : إجراء الفحوصات الصخرية قبل الاستخدام.
• أضف مواد أسمنتية تكميلية (SCMS) : مواد مثل الرماد المتطاير أو دخان السيليكا أو خبث القلويات وتقلل من التفاعل.
• السيطرة على الرطوبة التعرض : استخدم أغشية أو الطلاء.

التخفيف من الهياكل الحالية:

• العلاجات القائمة على الليثيوم لإبطاء رد الفعل.
• حقن الكراك مع راتنجات الايبوكسي للتثبيت الهيكلي.
• أنظمة التحكم في الرطوبة لتتضور جوعًا على هلام الماء.

يضمن التخطيط لـ ASR أثناء التصميم والرصد لها أثناء خدمة الخدمة هياكل خرسانية أكثر أمانًا وأطول تدومًا .

خاتمة

رد فعل القلويات السيليكا يمثل تهديدًا صامتًا وقويًا للمتانة الملموسة. من خلال فهم كيفية تطوير ASR ، والتعرف على العلامات المبكرة ، واستخدام استراتيجيات الوقاية الذكية ، يمكن للمهندسين إطالة عمر الهياكل الخرسانية وخفض تكاليف الصيانة. يذكرنا ASR أنه حتى في الهياكل الضخمة ، يمكن أن يكون لأصغر التفاعلات الكيميائية آثار هائلة بمرور الوقت.