تأثير الألياف الزجاجية على مقاومة التآكل للخرسانة المعاد تدويرها

يُعدّ تأثير الألياف الزجاجية على مقاومة التآكل للخرسانة المُعاد تدويرها (المصنوعة من ركام الخرسانة المُعاد تدويرها) موضوعًا ذا أهمية بالغة في علوم المواد والهندسة المدنية. فبينما تُقدّم الخرسانة المُعاد تدويرها فوائد بيئية وتُساهم في إعادة تدوير الموارد، غالبًا ما تكون خصائصها الميكانيكية ومتانتها (مثل مقاومة التآكل) أقل من الخرسانة التقليدية. وتُعتبر الألياف الزجاجية، كـمادة التقويةيمكن لهذه العملية تحسين أداء الخرسانة المعاد تدويرها من خلال آليات فيزيائية وكيميائية. إليكم تحليلًا مفصلًا:

1. خصائص ووظائفالألياف الزجاجية

يتميز الألياف الزجاجية، وهي مادة غير عضوية وغير معدنية، بالخصائص التالية:
قوة شد عالية: تعوض عن قدرة الشد المنخفضة للخرسانة.
مقاومة التآكل: يقاوم الهجمات الكيميائية (مثل أيونات الكلوريد والكبريتات).
التقوية ومقاومة التشقق**: يعمل على سد الشقوق الدقيقة لتأخير انتشار الشقوق وتقليل النفاذية.

2. أوجه القصور في متانة الخرسانة المعاد تدويرها

تؤدي الركام المعاد تدويره مع وجود معجون الأسمنت المتبقي المسامي على أسطحها إلى:
منطقة الانتقال البينية الضعيفة (ITZ): ضعف الترابط بين الركام المعاد تدويره ومعجون الأسمنت الجديد، مما يؤدي إلى إنشاء مسارات نفاذة.
انخفاض النفاذية: تخترق العوامل المسببة للتآكل (مثل Cl⁻ و SO₄²⁻) بسهولة، مما يتسبب في تآكل الفولاذ أو حدوث أضرار متوسعة.
مقاومة ضعيفة للتجمد والذوبان: يؤدي تمدد الجليد في المسام إلى حدوث تشققات وتقشر.

3. آليات الألياف الزجاجية في تحسين مقاومة التآكل

(1) تأثيرات الحاجز المادي
منع التشققات: تعمل الألياف المنتشرة بشكل موحد على سد الشقوق الدقيقة، مما يمنع نموها ويقلل من مسارات العوامل المسببة للتآكل.
زيادة الكثافة: تعمل الألياف على ملء المسام، مما يقلل من المسامية ويبطئ انتشار المواد الضارة.

(2) الاستقرار الكيميائي
الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات(على سبيل المثال، الزجاج المضاد للانعكاس): تظل الألياف المعالجة سطحياً مستقرة في البيئات عالية القلوية، مما يمنع التدهور.
تعزيز الواجهة: يقلل الترابط القوي بين الألياف والمصفوفة من العيوب في منطقة الانتقال بين الطورين، مما يقلل من مخاطر التآكل الموضعي.

(3) مقاومة أنواع محددة من التعرية
مقاومة أيون الكلوريد: يؤدي انخفاض تكوين الشقوق إلى إبطاء اختراق Cl⁻، مما يؤخر تآكل الفولاذ.
مقاومة هجوم الكبريتات: إن كبح نمو الشقوق يقلل من الضرر الناتج عن تبلور الكبريتات وتمددها.
مقاومة التجمد والذوبان: مرونة الألياف تمتص الضغط الناتج عن تشكل الجليد، مما يقلل من تقشر السطح.

4. العوامل المؤثرة الرئيسية

جرعة الألياف: النطاق الأمثل هو 0.5٪ - 2٪ (بالحجم)؛ الألياف الزائدة تسبب التكتل وانخفاض الكثافة.
طول الألياف وتشتتها: تعمل الألياف الأطول (12-24 مم) على تحسين المتانة ولكنها تتطلب توزيعًا موحدًا.
جودة الركام المعاد تدويره: يؤدي ارتفاع امتصاص الماء أو محتوى الملاط المتبقي إلى إضعاف الترابط بين الألياف والمصفوفة.

5. نتائج البحث والاستنتاجات العملية

الآثار الإيجابية: تُظهر معظم الدراسات أن الاستخدام المناسبالألياف الزجاجيةتُحسّن هذه الإضافة بشكل ملحوظ من مقاومة النفاذية، ومقاومة الكلوريد، ومقاومة الكبريتات. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تُقلل إضافة 1% من الألياف الزجاجية من معاملات انتشار الكلوريد بنسبة 20% إلى 30%.
الأداء على المدى الطويل: تتطلب متانة الألياف في البيئات القلوية عناية خاصة. تعمل الطلاءات المقاومة للقلويات أو الألياف الهجينة (مثل تلك التي تحتوي على البولي بروبيلين) على تحسين عمرها الافتراضي.
القيود: قد تؤدي الركام المعاد تدويره ذو الجودة الرديئة (مثل المسامية العالية والشوائب) إلى تقليل فوائد الألياف.

6. توصيات التطبيق

السيناريوهات المناسبة: البيئات البحرية، والتربة المالحة، أو الهياكل التي تتطلب خرسانة معاد تدويرها عالية المتانة.
تحسين الخلطة: اختبار جرعة الألياف، ونسبة استبدال الركام المعاد تدويره، والتآزر مع الإضافات (مثل غبار السيليكا).
مراقبة الجودة: ضمان توزيع الألياف بشكل متجانس لتجنب التكتل أثناء الخلط.

ملخص

يعزز الألياف الزجاجية مقاومة الخرسانة المعاد تدويرها للتآكل من خلال التقوية الفيزيائية والتثبيت الكيميائي. وتعتمد فعاليته على نوع الألياف وكميتها وجودة الركام المعاد تدويره. ينبغي أن تركز الأبحاث المستقبلية على المتانة طويلة الأمد وطرق الإنتاج الفعالة من حيث التكلفة لتسهيل التطبيقات الهندسية واسعة النطاق.