يُعد تأثير الألياف الزجاجية على مقاومة الخرسانة المُعاد تدويرها (المصنوعة من ركام الخرسانة المُعاد تدويرها) للتآكل موضوعًا ذا أهمية بالغة في علم المواد والهندسة المدنية. فبينما تُقدم الخرسانة المُعاد تدويرها فوائد بيئية وأخرى تتعلق بإعادة تدوير الموارد، إلا أن خصائصها الميكانيكية ومتانتها (مثل مقاومة التآكل) غالبًا ما تكون أقل جودة من الخرسانة التقليدية. الألياف الزجاجية، باعتبارهامادة تقويةيمكن تحسين أداء الخرسانة المُعاد تدويرها من خلال آليات فيزيائية وكيميائية. فيما يلي تحليل مُفصّل:
1. خصائص ووظائفالألياف الزجاجية
الألياف الزجاجية، وهي مادة غير عضوية غير معدنية، تتميز بالخصائص التالية:
قوة الشد العالية: تعوض عن قدرة الشد المنخفضة للخرسانة.
مقاومة التآكل: تقاوم الهجمات الكيميائية (على سبيل المثال، أيونات الكلوريد والكبريتات).
التصلب ومقاومة التشققات**: يربط بين الشقوق الدقيقة لتأخير انتشار التشققات وتقليل النفاذية.
2. عيوب متانة الخرسانة المعاد تدويرها
تؤدي الكتل المعاد تدويرها مع معجون الأسمنت المتبقي المسامي على أسطحها إلى:
منطقة انتقالية ضعيفة بين الواجهة (ITZ): ارتباط ضعيف بين الكتل المعاد تدويرها ومعجون الأسمنت الجديد، مما يخلق مسارات نفاذة.
انخفاض نفاذية المياه: تخترق العوامل التآكلية (على سبيل المثال، Cl⁻، SO₄²⁻) الماء بسهولة، مما يتسبب في تآكل الفولاذ أو التلف التوسعي.
مقاومة ضعيفة للتجمد والذوبان: يؤدي تمدد الجليد في المسام إلى حدوث التشقق والتقشير.
3. آليات الألياف الزجاجية في تحسين مقاومة التآكل
(1) تأثيرات الحاجز المادي
تثبيط التشقق: تعمل الألياف الموزعة بشكل موحد على سد الشقوق الدقيقة، ومنع نموها وتقليل مسارات العوامل المسببة للتآكل.
تحسين التماسك: تملأ الألياف المسام، مما يقلل من المسامية ويبطئ انتشار المواد الضارة.
(2) الاستقرار الكيميائي
الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات(على سبيل المثال، زجاج AR): تظل الألياف المعالجة بالسطح مستقرة في البيئات القلوية العالية، مما يتجنب التدهور.
تعزيز الواجهة: يعمل الترابط القوي بين الألياف والمصفوفة على تقليل العيوب في ITZ، مما يقلل من مخاطر التآكل الموضعي.
(3) مقاومة أنواع التآكل المحددة
مقاومة أيونات الكلوريد: يؤدي انخفاض تكوين الشقوق إلى إبطاء اختراق الكلوريد، مما يؤدي إلى تأخير تآكل الفولاذ.
مقاومة هجوم الكبريتات: يعمل قمع نمو الشقوق على تخفيف الضرر الناتج عن تبلور الكبريتات وتوسعها.
متانة التجميد والذوبان: تمتص مرونة الألياف الضغط الناتج عن تكوين الجليد، مما يقلل من تقشير السطح.
4. العوامل المؤثرة الرئيسية
جرعة الألياف: النطاق الأمثل هو 0.5% - 2% (حسب الحجم)؛ الألياف الزائدة تسبب التكتل وتقليل الاكتناز.
طول الألياف والتشتت: تعمل الألياف الأطول (12-24 ملم) على تحسين الصلابة ولكنها تتطلب توزيعًا موحدًا.
جودة المواد الخام المعاد تدويرها: يؤدي امتصاص الماء العالي أو محتوى الملاط المتبقي إلى إضعاف رابطة الألياف بالمصفوفة.
5. نتائج البحث والاستنتاجات العملية
التأثيرات الإيجابية: تشير معظم الدراسات إلى أنالألياف الزجاجيةتُحسّن الإضافة بشكل ملحوظ من نفاذية الماء ومقاومة الكلوريد والكبريتات. على سبيل المثال، يُمكن لنسبة 1% من الألياف الزجاجية أن تُخفّض مُعامل انتشار الكلوريد بنسبة 20%-30%.
أداء طويل الأمد: تتطلب متانة الألياف في البيئات القلوية عناية فائقة. تُعزز الطلاءات المقاومة للقلويات أو الألياف الهجينة (مثل تلك التي تحتوي على البولي بروبيلين) من طول عمرها.
القيود: قد تؤدي المواد الخام المعاد تدويرها ذات الجودة الرديئة (على سبيل المثال، المسامية العالية والشوائب) إلى تقليل فوائد الألياف.
6. توصيات التطبيق
السيناريوهات المناسبة: البيئات البحرية، أو التربة المالحة، أو الهياكل التي تتطلب الخرسانة المعاد تدويرها ذات المتانة العالية.
تحسين المزيج: اختبار جرعة الألياف، ونسبة استبدال الكتل المعاد تدويرها، والتآزر مع المواد المضافة (على سبيل المثال، دخان السيليكا).
مراقبة الجودة: ضمان توزيع الألياف بشكل موحد لتجنب التكتل أثناء الخلط.
ملخص
تُعزز الألياف الزجاجية مقاومة الخرسانة المُعاد تدويرها للتآكل من خلال التقوية الفيزيائية والتثبيت الكيميائي. وتعتمد فعاليتها على نوع الألياف، وكميتها، وجودة الركام المُعاد تدويره. وينبغي أن تُركز الأبحاث المستقبلية على المتانة طويلة الأمد وطرق الإنتاج الفعالة من حيث التكلفة لتسهيل التطبيقات الهندسية واسعة النطاق.
وقت النشر: ٢٨ فبراير ٢٠٢٥
