الفهرس 
Chapter I: Introduction and Object of Investigation.Only 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 293 |  |  |
| | | from | 293 | | |
Abstract
مع التزايد المطرد فى إستخدام الأسمنت المخلوط على مستوى العالم لمميزاته البيئية والفنية حيث أنه يقلل التلوث وإستخدام الطاقة واستهلاك المواد الخام المستخدمة فى انتاج الأسمنت كذلك يستخدم فى تحسين خواص الخرسانة المرنة والمتصلدة.
ويعتبر غبار السيليكا واحد من أهم المواد المكملة للأسمنت. وعلى الرغم من أن لغبار السيليكا مميزات كثيرة على خواص الأسمنت إلا انه يوجد بعض المشكلات المرتبطة باستخدامه والذى أمكن التغلب عليها باستخدام الإضافات المسسببة لللدونة الفائقة (superplasticizers).
تعزى أهمية الإضافات المسببة للدونة الفائقة “superplasticizers” إلى زيادة قـابلية التشغيل للخرسانة مع انخفاض نسبة الماء الأولية المستخدمة فى الخلط أو بمعنى أخرالإحتفاظ بالقوام القياسى بالرغم من تقليل نسبة ماء الخلط للخرسانة مما ينعكس على زيادة قوة تحمل الضغط الميكانيكى للخرسانة.
تهدف هذه الرسالة إلى دراسة تأثير نوعين من الإضافات التى تم تحضيرها معمليا وهما إضافات الفينول فورمالدهيد سالفانيلات (SI) والفينول فورمالدهيد سالفانيلات ذو محتوى قليل من الفينول (SII) على الخواص الفيزيوكيميائية لعجائن الأسمنت الطازجة والمتصلدة عند فترات زمنية مختلفة ومقارنة النتائج بإضافة واحدة من الإضافات التجارية وهو Sikament-TG (TG). وكانت نسبة الإضافات المستخدمة هى 25¸. و 5¸. و 75¸. و 0¸1 % بالنسبة لوزن الأسمنت. وقد تم تحضير جميع عجائن الأسمنت باستخدام النسبة المثلى من الماء إلى الأسمنت والمقابلة لكمية المياه القياسية لكل عينة على حدة.
وقد تم دراسة كينيتيكا التأدرت عن طريق تعيين نسبة الماء المتحد كيميائيا (الغير متطاير) وأيضا مقدار التأدرت باستخدام أكثر من طريقة وقد تم أيضا حساب نسبة حجم نواتج التأدرت إلى حجم الحيز المتاح لهذه العجائن (gel / space ratio) عند الفترات الزمنية المختلفة. وكذلك تم حساب قوة تحمل الضغط الميكانيكى عند الفترات الزمنية المختلفة 1 و 3 و 7 و 28 و90 يوم. وعمل علاقة بيانية بينهما.
بالإضافة إلى ذلك تم دراسة مقاومة العجائن المتصلدة المحتوية على هذه الإضافات تجاه الحريق عند درجات حرارة مختلفة 300° و500° و600° و700° و 800° م لمدة ثلاث ساعات.
وقد تم أيضا دراسة التركيب الصنفى لنواتج التأدرت المتكونة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وكذلك بإستخدام الميكروسكوب الإلكترونى الماسح (SEM) والتحليل الحرارى باستخدام المسعر الحرارى التفاضلى الماسح (DSC) والتحليل التفاضلى الوزنى(TG/DTA).
وأخيرا تم دراسة الخواص الريولوجية لعجائن الأسمنت المحتوية على الإضافات المستخدمة باستخدام اختبار مخروط الانسياب المصغر (Mini-slump test) وكذلك باستخدام جهاز مقياس اللزوجة الدوار (Rheometer tests) وكانت نسبة الماء المستخدمة إلى الأسمنت 0.4 % من وزن الأسمنت وكانت نسبة الإضافات المستخدمة هى 0.25 ، 0.5 ، 0.75 % بالنسبة لوزن الأسمنت وذلك عند درجات حرارة مختلفة 25° و 45° و 65° م. وقد تم عمل علاقة بين إجهاد و معدل القص (Shear stress & Shear Rate) لجميع عجائن الأسمنت المحتوية على هذه الإضافات والغير محتوية عليها. وقد تم حساب قيم المعاملات الريولوجية تبعا لمعادلات بنجهام وهيرشال لعجائن الأسمنت المختلفة المحتوية على هذه الإضافات ومقارنتها بالعجائن الخالصة بدون هذه الإضافات.
وقد توصلت الدراسة إلى نتائج واستنتاجات هامة يمكن تلخيصها وإدراجها في النقاط التالية:
1. بزيادة نسبة الإضافات تقل كمية المياه إلى الأسمنت (W/C) اللازمة للحصول على عجائن الأسمنت ذات قوام قياسى (يزيد الإنخفاض فى كمية الماء). وقد وصل مقدارالإنخفاض فى كمية الماء بالنسبة للإضافات المحضرة إلى حوالى 52.1 % فى حالة استخدام إضافة (SI) وإلى حوالى 54.36% فى حالة استخدام إضافة (SII) أى أن نسبة الإنخفاض الذى تم الوصول إليه باستخدام اللإضافات المحضرة أعلى من الذى يتم الوصول إليه باستخدام الإضافات المسسببة لللدونة الفائقة (superplasticizers). والذى يؤدى إلى تصنيف هذه الإضافات إلى جيل جديد من الإضافات المستخدمة لتحسين خواص عجائن الأسمنت.
2. قيم قوة تحمل الضغط الميكانيكى لعجائن الأسمنت المحتوية على الإضافات تكون أعلى من العجائن الغير محتوية على هذه الإضافات والذى يعزى إلى أن هذه الإضافات تحسن من الخواص البلاستيكية والصلبة لهذه العجائن. أيضا وجد أن العجائن المحتوية على نسب 0.25% (TG) و0.5% (SI) و1% (SII) تعطى أعلى قيم لتحمل الضغط الميكانيكى وذلك لكل إضافة على حدة لذا يمكن إعتبارأن هذه النسب هى النسب المثلى لكل إضافة. وقد تم تحسين قيم تحمل الضغط الميكانيكى بنسبة 46.19% عند استخدام إضافة (TG) و بنسبة 101.56% عند استخدام إضافة (SI) و بنسبة 117.18% عند استخدام إضافة (SII).
3. النسبة المئوية للماء المتحد كيميائيا (الغير متطاير) وكذلك مقدار التأدرت لجميع عجائن الأسمنت المحتوية على الإضافات تكون أقل من مثيلاتها الغير محتوية على هذه الإضافات. وتكون الإضافات هى العامل المؤثر على ميكانيكية التأدرت ففى المراحل المبكرة حتى 7 أيام فإن معدل التأدرت يكون سريع ويعتمد على نوع الإضافة المستخدمة وكذلك نسبتها والتى تعتمد أساسا على قدرة الإضافة على إختزال كمية الماء اللازمة للحصول على عجائن الأسمنت ذات قوام قياسى. وفى المرحلة المتأخرة بعد 7 أيام فان معدل التأدرت يقل نتيجة للحجم المحدد المتاح لترسيب نواتج التأدرت نتيجة تراكم نواتج التأدرت الأولية. ووجد أيضا أن العجائن المحتوية على نسب 0.25% (TG) و 0.5% (SI) و 1% (SII) لها أعلى قيم لنسبة حجم نواتج التأدرت إلى حجم الحيز المتاح لهذه العجائن (gel / space ratio) وهو ما تم تأكيده بنتائج قوة تحمل الضغط الميكانيكى لعجائن الأسمنت المختلفة.
4. بالنسبة لإختبار مقاومة الحريق وجد أن كلما زادت درجة الحرارة التمستخدمة يزيد النسبة المئوية لكمية المواد المفقودة من العجائن المتصلدة نتيجة تكسير نواتج التأدرت المختلفة والذى تم تأكيده باستخدام المسعر الحرارى التفاضلى الماسح (DSC).
5. قيم قوة تحمل الضغط الميكانيكى لعجائن الأسمنت المحتوية والغير محتوية على الإضافات تزداد بارتفاع درجة الحرارة حتى 500° م والتى تصل إلى (92.94 ميجا باسكال بالنسبة للعجائن الغير محتوية على الإضافات و 121.92 ميجا باسكال عند إضافة (TG) و 125.28 ميحا باسكال عند استخدام (SI) و 162.08 ميجا باسكال عند استخدام (SII). أيضا وجد أن قيم قوة تحمل الضغط الميكانيكى تقل عند 600° و700° م لكنها تظل أعلى من قيمها عند درجة حرارة الغرفة ولكنها تبدأ فى أن تكون أقل من درجة حرارة الغرفة بداية من 800° م وذلك نتيجة لتكوين عدد كبير من الشقوق الداخلية الصغيرة . والذى يؤكد أن استخدام هذه الإضافات يؤدى إلى تحسين خاصية مقاومة الحريق لعجائن الأسمنت المختلفة.
6. قيم قوة تحمل الضغط الميكانيكى للعينات التى تم تبريدها سريعا باستخدام الماء تكون أقل من مثيلاتها والتى تم تبريدها بطريقة بطيئة بواسطة الهواء عند جميع درجات الحرارة المختبرة وذلك نتيجة للصدمة الحرارية المفاجئة وأيضا إعادة التأدرت لمركب أكسيد الكالسيوم والناتج من تكسيرهيدروكسيد الكالسيوم.
7. إستخدام الإضافات المختلفة يؤدى إلى تركيب كثيف لعجائن الأسمنت المتصلدة والحاوية لهذه الإضافات حيث أنها تسبب نقصانا فى درجة تبلور نواتج التأدرت حيث يكون معظمها فقير بللوريا والذى تم تأكيده باستخدام الميكروسكوب الإلكترونى الماسح (SEM). وكذلك وجد أن هذه الإضافات لا تؤثر فى التركيب الصنفى لنواتج التأدرت المختلفة بينما ينحصر تأثيرها فقط على الحالة الفيزيائية ودرجة التبلور والتركيب الدقيق لنواتج التأدرت المتكونة وقد تم تأكيد ذلك باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD).
8. قيم نتائج الاختبارات الريولوجية (الركود المصغر) لجميع عجائن الأسمنت المحتوية على الإضافات تكون أعلى من تلك العينات الغير محتوية على أى إضافة أيضا وجد أن قيم نتائج الاختبارات الريولوجية تزداد بزيادة نسب الإضافات المستخدمة والذى يؤكد أن هذه الإضافات تعمل على تحسين خصائص عجائن الأسمنت المخلوط. ويعزى ذلك إلى قوة التشتيت والإنتشار التى تسببها هذه الإضافات.
9. زيادة معدل القص (shear rate) لجميع عجائن الأسمنت المحتوية والغير محتوية على الإضافات المختلفة يؤدى إلى زيادة فى قيم إجهاد القص (shear stress). وبزيادة كمية الإضافة فإن المنحنى يتجة إلى قيم أقل من إجهاد القص (shear stress). لذلك تكون الطاقة اللازمة لتعجيل عملية انسياب العجائن المحتوية على الإضافات المختلفة أقل من العجائن الغير محتوية على الإضافات. ويكون لنفس كمية الإضافة تترتب قيم إجهاد القص كاتالى SII < SI < TG والذى يوضح قوة الإضافات المحضرة.
10. قوة تشغيل عجائن الأسمنت المحتوية على إضافة SII (محتوى فينول أقل) تكون أعلى من المحتوية على إضافة SI (محتوى فينول أكبر) على الرغم من تشابه التركيب الكيميائى للإضافتين. يرجع ذلك إلى تأثير طول السلسلة الجانبية للمواد المحضرة. فزيادة طول السلسلة الجانبية يؤدى إلى قوة تشتيت أقل للأسمنت وبالتالى يقلل من انسيابة العينة.
11. تقل انسيابية العجائن المحتوية والغير محتوية على الإضافات المختلفة بزيادة درجة الحرارة نتيجة زيادة معدل تفاعل التادرت. وقد وجد أنه بزيادة معدل القص (shear rate) وزيادة درجة الحرارة لعجائن الأسمنت المحتوية على إضافة الـ TG يؤدى إلى زيادة قيم إجهاد القص (shear stress) بزيادة النسبة المئوية للإضافة. ويعزى هذا إلى عملية تسريع تكسير طبقات بوليمر الـ TG وبالتالى يزيد تركيزه فى المحلول وبالتالى تزيد اللزوجة. أما فى حالة إضافات SI and SII فلم تحدث هذه المشكلة والذى يعكس الاستقرارالعالى للإضافات المحضرة.
12. جميع مخططات الإنسياب لعجائن الأسمنت المحتوية والغير محتوية على الإضافات المختلفة تسلك سلوك غير خطى (shear thinning/thickening behavior) وبالتالى فإنه لا يمكن تطبيق معادلة بنجهام علي هذه العجائن. بينما يمكن تطبيق كلا من بالكى هيرشال ومعادلة بنجهام المعدلة.
13. تبعا لقيمة معامل الدقة (R2) فان المعاملات الريولوجية تتطابق مع نموذج hyperbole أكثر من النماذج الأخرى، لذلك فان قيم إجهاد الخضوع (yield stress) تكون لها دقة عالية عند استخدام هذا النموذج. كذلك وجد أنه بزيادة نسبة الإضافات تقل قيم إجهاد الخضوع (yield stress) نتيجة لزيادة قوة التشتيت التى تسببها الإضافات المختلفة.
14. تزداد قيم إجهاد الخضوع (yield stress) للعجائن المحتوية والغير محتوية على الإضافات المختلفة بزيادة درجة الحرارة عن قيمها عند درجة حرارة الغرفة لكن قيم إجهاد الخضوع (yield stress) عند 65° م تكون أقل من عند 45° م نتيجة زيادة الحركة الحرارية بزيادة درجة الحرارة. ويكون ترتيب قيم إجهاد الخضوع (yield stress) هو SII < SI < TG.