الخرسانة هي واحدة من أكثر مواد البناء استخداماً في العالم. ومع ذلك، في الحالات التي تتطلب المعالجة السريعة أو إزالة القوالب بشكل أسرع أو التحميل المبكر، قد يؤدي وقت إعداد الخرسانة العادي إلى إبطاء المشروع. وفي هذه الحالة مسرعات الخرسانة في اللعب.

تُستخدم معجلات الخرسانة بشكل شائع في إنشاءات الطقس البارد، والبنية التحتية السريعة المسار والمصانع مسبقة الصب والإصلاحات الطارئة. عند استخدامها بشكل صحيح، فإنها تحسن بشكل كبير من كفاءة البناء وتساعد الخرسانة على الوصول إلى القوة في وقت مبكر.

تشرح هذه المقالة ما هي المسرعات الخرسانية وكيفية عملها وأنواعها المختلفة ومزاياها وعيوبها والجرعات الموصى بها.

ما هو مسرع الخرسانة؟

معجِّل الخرسانة هو مادة كيميائية مضافة تستخدم في تسريع إعداد الخرسانة وتطور قوتها المبكرة. وعادةً ما تستغرق الخرسانة ساعات حتى تتماسك وعدة أيام لتكتسب قوة قابلة للاستخدام، ولكن المسرعات تقلل من هذه العملية. عند إضافتها أثناء الخلط، تزيد هذه المواد الكيميائية من معدل ترطيب الأسمنت - التفاعل بين الأسمنت والماء الذي يجعل الخرسانة أكثر صلابة.

بعبارات بسيطة، المسرعات المساعدة على تصلب الخرسانة بشكل أسرع. عندما تتسبب درجات الحرارة المنخفضة في إبطاء التثبيت ويمكن أن تتسبب في تجمد الخرسانة الطازجة قبل أن تكتسب قوة كافية. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في مشاريع المسار السريع حيث يتطلب الأمر إزالة القوالب في وقت مبكر أو تشطيب سريع أو تطبيق سريع للحمل.

تأتي المسرعات في أشكال مختلفة، بما في ذلك المحاليل السائلة والمواد المضافة المسحوقية، وهي متوافقة مع الخرسانة والملاط والجص. تعمل بعض الأنواع على تسريع وقت التثبيت الأولي، في حين أن البعض الآخر يعزز بشكل أساسي من قوة العمر المبكر دون التأثير بشكل كبير على قابلية التشغيل.

بشكل عام، يعتبر معجّل الخرسانة خيارًا مفيدًا في أي وقت يتطلب فيه المشروع اكتساب قوة أسرع، أو تقدم أسرع في البناء، أو حماية إضافية ضد التأخير في الطقس البارد.

كيف تعمل مسرعات الخرسانة

تتصلب الخرسانة عندما يتفاعل الأسمنت مع الماء من خلال الإماهة. تزيد المسرعات من سرعة التفاعل عن طريق:

• تنشيط ترطيب سيليكات ثلاثي الكالسيوم (C₃S)
• إنتاج الحرارة بشكل أسرع
• تقليل فترة السكون (الانتظار الأولي)
• تقصير الوقت بين الخلط والمعالجة

وهذا يؤدي إلى:

• تقليل وقت الإعداد
• اكتساب قوة أسرع في وقت مبكر
• نمو أسرع للقوة في الأيام 1-3 الأولى

ومع ذلك، نادرًا ما تعمل المسرعات على زيادة القوة على المدى الطويل؛ فالغرض الرئيسي منها هو تحسين القوة في سن مبكرة.

[ذات صلة بالقراءة: كم من الوقت تستغرق الخرسانة حتى تجف؟]

أنواع مسرعات الخرسانة والاختلافات بينها

يمكن تجميع المسرعات الخرسانية في فئتين رئيسيتين: ضبط المسرعات و مسرعات التقوية. على الرغم من أنها تبدو متشابهة، إلا أنها تعمل بشكل مختلف.

1. إعداد المسرعات

تعمل مسرعات التثبيت بشكل أساسي على تقصير الوقت الذي تستغرقه الخرسانة الطازجة لتتحول من شكل بلاستيكي إلى حالة التصلب. وهي مفيدة بشكل خاص عند الحاجة إلى سرعة التثبيت، كما هو الحال في الطقس البارد، أو الإصلاحات الطارئة، أو تطبيقات الخرسانة المرشوشة.

تشمل الأنواع الشائعة ما يلي:

كلوريد الكالسيوم (CaCl₂)

يعد كلوريد الكالسيوم أحد أكثر المسرعات فعالية وبأسعار معقولة، وهو معروف بتسريع ترطيب الأسمنت مع تحسين قابلية التشغيل وتقليل النزيف. ومع ذلك، فهو غير مناسب للخرسانة المسلحة لأن محتوى الكلوريد يمكن أن يسبب تآكل الفولاذ ومشاكل في المتانة على المدى الطويل.

الأفضل لـ

• خرسانة عادية
• التطبيقات غير الإنشائية

نترات الكالسيوم

نترات الكالسيوم هو بديل خالٍ من الكلوريد لكلوريد الكالسيوم، مما يجعله خياراً أكثر أماناً للخرسانة التي تحتوي على حديد التسليح. كما يوفر أداءً سريعًا في التثبيت ويوفر أيضًا فوائد مضادة للتجمد، وهو أمر ذو قيمة خاصة في مشاريع الطقس البارد. ولأنه يسرع من المعالجة دون التسبب في التآكل، فإنه يستخدم على نطاق واسع في الهياكل المسلحة التي تحتاج إلى قوة مبكرة.

الأفضل لـ

• أنظمة الأسمنت البورتلاندي
• صب الخرسانة في الطقس البارد

سيليكات الصوديوم

تُنتج سيليكات الصوديوم تثبيتاً سريعاً للغاية، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في الظروف التي تحتاج فيها الخرسانة إلى التصلب الفوري. يُستخدم عادةً في تطبيقات الخرسانة الرطبة أو تحت الأرض أو الخرسانة المرشوشة مثل بطانات الأنفاق، ودعم التعدين وأعمال الخرسانة المرشوشة حيث يتطلب التثبيت السريع.

الأفضل لـ

• شوتكريت
• تثبيت المنحدر
• بطانة النفق

2. مسرعات التقوية

تركز مسرعات التصلب بشكل أقل على وقت التثبيت الفوري وأكثر على تعزيز قوة الخرسانة خلال الساعات والأيام الأولى بعد الصب. وغالباً ما يتم استخدامها حيثما يتم التعامل مع الخرسانة أو تحميلها في وقت مبكر.

تشمل الأنواع الشائعة ما يلي:

فورمات الكالسيوم

فورمات الكالسيوم خالية من الكلوريد، مما يجعلها آمنة للخرسانة التي تحتوي على حديد التسليح الصلب، وهي ذات قيمة خاصة لقدرتها على تحسين تطور القوة المبكرة بشكل كبير.

الأفضل لـ

• الأعمدة والعوارض والأساسات
• خرسانة مسبقة الصب

المسرعات القائمة على السيليكا (مثل نانو السيليكا)

تعمل المسرعات القائمة على السيليكا، مثل السيليكا النانوية، على تعزيز البنية الدقيقة لعجينة الأسمنت، مما يؤدي إلى زيادة القوة المبكرة وتحسين متانة الخرسانة على المدى الطويل.

الأفضل لـ

• خرسانة عالية الأداء وعالية القوة

البدائل غير الكلوردية (مثل ثيوسيانات الصوديوم والخلطات المعدنية)

توفر المسرعات غير الكلوريدية، مثل ثيوسيانات الصوديوم ومختلف الخلطات المعدنية، خيارًا أكثر أمانًا وصديقًا للبيئة للخرسانة. فهي أقل تآكلاً لحديد التسليح ومناسبة تماماً للبيئات الصعبة، بما في ذلك الهياكل البحرية والمشاريع الإنشائية طويلة الأمد.

الأفضل لـ

• المشاريع البحرية
• الخرسانة الإنشائية ذات متطلبات العمر التشغيلي الطويل

الاختلافات الرئيسية بين النوعين

باختصار:

• الاستخدام ضبط المسرعات عندما يكون وقت التثبيت السريع أمرًا بالغ الأهمية، خاصةً بدون تقوية.
• اختر مسرعات التقسية عندما تكون القوة المبكرة وسلامة التسليح من الأولويات، خاصةً في الخرسانة الإنشائية أو الخرسانة عالية الأداء.

يعتمد الاختيار الصحيح على مدى وجود حديد التسليح والتعرض البيئي ومدى سرعة وصول الخرسانة إلى القوة الصالحة للاستخدام.

مزايا استخدام المسرعات الخرسانية

توفر مسرعات الخرسانة العديد من الفوائد عند استخدامها بشكل صحيح.

1. وقت إعداد أسرع

• مجموعة أولية ونهائية أقصر
• عمليات التشطيب السابقة
• إزالة العفن بشكل أسرع
• معالجة أسرع للخرسانة في الطقس البارد

وهذا يقلل بشكل مباشر من وقت تعطل البناء.

2. قوة مبكرة أعلى

تساعد المسرعات على وصول الخرسانة إلى قوة التحميل في وقت مبكر.

نتائج الأداء المشتركة:

• 2 × قوة مبكرة أسرع 2 × 24 ساعة
• مناولة أكثر أماناً للرفع مسبق الصب
• إعادة فتح الطرق بشكل أسرع
• تجريد القوالب في الأعمدة/الجدران في وقت سابق

3. نتائج أفضل للخرسانة الشتوية

بدون المسرّعات، قد تؤدي درجات الحرارة الباردة إلى إيقاف المعالجة أو التسبب في تلف التجمد.

تساعد المسرعات في الحفاظ على

• حرارة الترطيب
• الإعداد المستمر
• مقاومة التجمد

4. جدولة البناء الأمثل

تقلل المسرعات من التأخير الناجم عن:

• المعالجة البطيئة
• تغيرات الطقس
• الانقطاعات في عطلة نهاية الأسبوع
• مواد مضافة أخرى مثل مخفضات الماء

كما أنها تساعد الخرسانة المزخرفة على الحفاظ على تشطيبات خرسانية متناسقة.

الجرعات الموصى بها للمسرعات الشائعة

يتم التعبير عن جرعة معجل الخرسانة بشكل عام على النحو التالي النسبة المئوية لوزن الأسمنت.

فيما يلي إرشادات عملية:

كيفية استخدام المسرعات بشكل صحيح

1. أضف المسرع إلى ماء الخلط أولاً
2. تجنب التلامس المباشر مع الأسمنت الجاف
3. اضبط محتوى الماء إذا لزم الأمر
4. فحص قوة الانضغاط عند 1-3-7 أيام
5. التحقق من التوافق مع المواد المضافة الأخرى

للخرسانة الشتوية:

• حافظ على دفء المواد
• تجنب الركام المجمد
• تأكد من وجود وقت كافٍ للانتهاء

[ذات صلة بالقراءة: كيف يضر ذوبان الجليد بالخرسانة وكيفية الوقاية منه؟]

تطبيقات مسرعات الخرسانة

تُستخدم مسرعات الخرسانة على نطاق واسع في:

1. مشاريع البنية التحتية

• أسطح الجسور
• محطات النقل
• المطارات
• الأنفاق

2. الإنشاءات السكنية

• ألواح المنزل
• الممرات
• الطوابق الأرضية

3. المنتجات مسبقة الصب

• الأنابيب والقنوات
• مكونات السلالم الجاهزة
• أعمدة السياج
• كتل مجوفة

4. أعمال الإصلاح الطارئة

• الحفر
• أقسام الرصيف
• تسريب مناطق الأنفاق

4. الإنشاءات الصناعية

• الأعمدة
• الأسس
• قواعد الماكينة

عندما تكون هناك حاجة إلى دوران سريع، فإن المسرعات تجعل العمليات أكثر سلاسة.

الخاتمة

مسرعات الخرسانة هي مواد مضافة قيّمة عندما تتطلب المشاريع سرعة التثبيت وتطوير القوة المبكرة. فهي تساعد على تحسين سرعة البناء وتقليل وقت التوقف عن العمل وتسمح بالتعامل المبكر مع الخرسانة أو تحميلها.

ومع ذلك، فإن اختيار النوع المناسب أمر بالغ الأهمية:

• كلوريد الكالسيوم → للخرسانة غير المسلحة فقط
• نترات الكالسيوم/فورمات الكالسيوم → آمن للاستخدام الهيكلي
• مسرِّعات الخرسانة المرشوشة → استقرار الدعم السريع

من خلال الجرعة الصحيحة والاختبار والاستخدام الصحيح، تعمل المسرعات على تحسين الإنتاجية بشكل كبير دون المساس بالجودة.

إذا كنت تعمل في طقس بارد أو في مجال التصنيع مسبق الصب أو البناء السريع، فإن استخدام المسرعات هو حل ذكي وفعال من حيث التكلفة.