الفهرس 
CHAPTER ONE INTRODUCTIONOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 242 |  |  |
| | | from | 242 | | |
Abstract
يهدف ترميم و إصلاح الخرسانة الى تحسين عمر خدمة المنشآت الخرسانية كما يؤدى إستخدام المواد الخام المحلية المتاحة الى تقليل تكاليف الخرسانات الجديدة. وهكذا يمكن توفير مواد البناء وما يرتبط بها من انخفاض في استهلاك الطاقة والحد من مظاهر التلوث.
حيث ان اللجوء الى إعادة بناء المنشآت الخرسانية بدون إجراءات علمية او خبرة في إصلاح المواد قد يكلف الكثير من الوقت والجهد والمال.
لذا، كان الهدف من هذا البحث هو تقييم أداء الركام المحلي وبعض مون الإصلاح الأسمنتية لاستخدامها في تطبيقات إصلاح الخرسانة والمنشآت الخرسانية.
تم اختيار عينات مختلفة من الركام المتوفر من انتاج محاجر محلية فى حالة تشغيل، والتى تقع في منطقة جبل عتاقة فى محافظة السويس (ركام دولوميتى) ، منطقة جبل الشيب فى محافظة الجيزة والكيلو 130 طريق الواحات البحرية (حصى سليسى) ، ومحافظة المنيا (حصى سليسى). و قد تم تقييم تلك الانواع من الركام الرسوبي بناءً على خواصها المعدنيـة و الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية.
اشارت حيود الأشعة السينية للركام المدروس أن التركيب المعدنى لركام جبل عتاقة يتكون بشكل رئيسي من الدولوميت الكالسي ولا يحتوى على اى معادن ضارة ، وفى المقابل عينات الحصى سليسى (والمعروف تجاريا بأسم الزلط) المأخوذة من جبل الشيب والكيلو 130 طريق الواحات ومحافظة المنيا وجد انها تتكون من الكوارتز كمعدن رئيسي ، والذى يرتبط ببعض المعادن الحاملة للحديد (الهيماتيت) أو المعادن الضارة كالتريديميت وهذه الانواع من الركام غير مرغوب فيها في مواد خلطة الإصلاح.
وكشف الفحص البتروجرافى لركام الدولوميت أنه يتكون من نسيج dolosparite و dolomicrite ، وليس له اى نسيج شديد القابلية للتفاعل القلوي أو خصائص غير مرغوب فيها داخل الشرائح الرقيقة ، باستثناء عينة واحدة تبين بها شروخ ذات احجام دقيقة (حجم الميكرو) ومسامات ثانوية، لذلك تم تجنبها لاحقًا. من ناحية أخرى، كشفت دراسة العديد من شرائح الركام السيليسي أنها تشكلت بشكل رئيسي من معدن الكوارتز دقيق التبلور بالاضافة الى مادة غير متبلورة قد تكون من أكاسيد الحديد تملئ الشقوق وعلى طول الشروخ ، كما لوحظ وجود سيليكا وكذلك بلورات الكوارتز المرقطة (mottled quartz) ذات حدود بلورية غير محددة ، كما لوحظ إعتام غير متساوٍ بالاضافة الى شقوق صغيرة داخل حبيبات الكوارتز في الشرائح الرقيقة لعينات الزلط الأخرى. وذلك يمثل مؤشر للتفاعل القلوى للركام ويمنح للزلط طبيعة تفاعلية، فلا ينصح باستخدام مثل هذا الزلط في خليط الإصلاح.
كيميائيا، فقد أظهرت التحاليل الكيميائية لركام الدولوميت تباين بسيط في محتوى الأكاسيد باستخدام تحليل تفلر الاشعة السينيةXRF وهو يمثل تقارب شديد لتكوين ركام الخرسانة قيد الاصلاح. وقد لوحظ أن جميع أنواع الركام المدروسة أظهرت وجود محتويات قلوية منخفضة من أكاسيد الصوديوم والبوتاسيوم. كما أظهر الركام الدولوميتي والرمل محتوى مقبول من الكبريتات أقل من الحدود المسموح بها، مما يؤدى إلى تقليل أو إلغاء تكوين معدن الإيترينجيت(Ettringite) الغير مرغوب فيه. على عكس عينات كسر الزلط كانت أعلى نسبياً في أكسيد الحديد والكبريتات أكثر من غيرها. من ناحية أخرى تتجاوز جميع أنواع الركام المدروسة تتجاوز حدود محتوى الكلوريدات الضارة. وقد اظهر الركام الدولوميتي نسباً منخفضة من إجمالي محتوى الكلوريدات عن الركام السيليسي, حيث ان المحتوى الاقل من الكلوريدات يعتبر ضروريًا لتقليل الخطر في حالة تآكل حديد التسليح، وينبغي أن يؤخذ ذلك في الاعتبار للحفاظ على نسبة محتوى الكلوريدات الاجمالية في مزيج الخرسانة لتكون أقل من الحد الأقصى المسموح به.
ووفقًا للمواصفات القياسية والكود المصرى لتصميم وتنفيذ المنشآت الخرسانية رقم 203 لسنة 2018، تم فحص جميع عينات الركام تحت الدراسة، والتى أظهرت مقاومة للتآكل مقبولة كما أظهرت تفاعلاً مسموحاً به مع الأسمنت. وخاصا ركام الدولوميت الذى يوصى باستخدامه حيث له قيم تمدد أقل نسبيًا من الركام السيليسي والركام المستخدم بالخرسانة.
فيزيائيا، أثر التوزيع الجيد والكثيف لركام الدولوميت إيجابيًا على التشابك والترابط عن طريق التخلخل وتقليل مساحة الفراغات. ولقد أظهر الركام الدولوميتي و الرمل كثافة أعلى نسبيًا من كسر الزلط الذي يؤدي إلى مون بها كمية أقل من الأسمنت وذات وزن طبيعي. لذلك يمكن استخدام هذه المون (بركام الدولوميت) في إصلاح الخرسانة التقليدية حيث يمكن تقليل الحجم الكلي للفراغات أيضًا باستخدام مزيج من أحجام متنوعة للركام. وقد لوحظ ان نسبة الامتصاص العالي للمياه في حالة الرمل وكسر الزلط نتيجة لوجود مواد ناعمة عالية وأكاسيد الحديد ساهم في زيادة الانكماش ولم يتطابق مع قيم ركام الخرسانة تحت الاصلاح. ولذا، يجب تجنب الركام ذو الأمتصاص العالي للماء ونسبة المواد الناعمة المرتفعة حتى يكون أكثر أمانًا في اعمال الإصلاح الخرساني.
وللتحقق من افضل أنواع الركام الذي يجب استخدامه في إصلاح الخرسانة التقليدية، تم استخدام جميع أنواع الركام المدروسة مخلوطة فى عجينة أسمنت بنسبة 1: 3. حيث أتضح ان جميع خلطات المون المختلفة تحت الدراسة لها قابلية تشغيل متوسطة. وقد لوحظ انه على الرغم من أن عينة المونة المستخدم بها الرمل (الركام الصغير) كانت أكثر قابلية للتطبيق، إلا أن التوصية بإستخدام أدنى هبوط ممكن للمونة لتقليل الانكماش, ادى الى الالتزام بإستخدام المون المخلوطة بالركام الدولوميتي أو مزيجًا منه لاستخدامها كخليط مون إصلاح عن غيرها.
وقد تم تعيين الكثافة الكلية لمكعبات المونة الجافة, حيث وجد انها تتوافق مع الكثافة الظاهرية للركام, وتعتبر جميع المون أقل نسبيًا من أو تتوافق مع كثافة الخرسانة الجافة تحت الاصلاح، باستثناء مونة الرمل الكثيفة. نظرًا لأنه ينصح للالتصاق الجيد للمون استخدام مزيج متناسب الكثافة والاقل فى نسبة المواد الناعمة وأقل امتصاصًا من الخرسانة، فقد أظهرت المونة الدولوميتية قيم مقبولة عن تلك بالركام السيليسي وأوصى بها بدرجة أكبر في مزيج الإصلاح الأسمنتي. وهذا يعكس أن نوع الركام قد يؤثر على امتصاص الماء للمون المنتجة للإصلاح. كما يتضح ان تباين الخواص في مونة التصليح الأسمنتي كان بسبب الاختلاف في التركيب والخواص المدروسة للركام المستخدم.
وقد أظهرت مون الدولوميت محل الدراسة ثبات للأبعاد أكثر من مون كسر الزلط ومونة الرمل المقارنة. أيضا، أظهرت جميع مون الدولوميت معاملات تمدد حراري أقل من غيرها، وأظهرت إلى حد ما التشابه مع التمدد الحراري للخرسانة المراد اصلاحها. فكل هذا يعزز التوافق بين مونة إصلاح الدولوميت والخرسانة المراد اصلاحها.
بناءً على اختبارات الصلابة ، يوجد تباين في قوة الضغط وشد الانفلاق بين جميع أنواع مون الإصلاح حيث ارتبط هذا التباين بالاختلاف في الشكل والحجم والتركيب المعدني للركام المستخدم. كما اعتبرت المونة الرملية المقارنة هى الأعلى بعد مرور 28 يومًا. ومع ذلك، تم تصنيف معظم العينات برتبة (R4)وتحققت العلاقة (R> C) باعتبارها متوافقة مع الخرسانة المراد اصلاحها. لذلك، يبدو أن ركام الدولوميت ذو الجودة العالية أكثر ملاءمة لخلطة المون الإصلاحية.
بشكل عام، لم يكن اختلاف السلوك في قوة الانضغاط لمون الإصلاح واضحًا منفردا لمعرفة جودة مواد الإصلاح من عدمه بدون قوة الترابط. فهناك ارتباط بين قوة الالتصاق وقوة الانضغاط. كان معظم وضعية الانهيار في اختبار القص المائل من خلال واجهة الالتصاق. لذلك تم استخدام مواد إضافة للمساعدة في زيادة الروابط الأسمنتية وتحسين التوافق مع الخرسانة الأكثر شيوعًا في مصر.
بناءً على تحليل الاشعة السينية الحيودية XRD لمون الترميم الأسمنتية بعد عمر 28 يومًا، وجد ان التركيب المعدني للمونة يتأثر بنوع ومحتوى الاضافة. وقد اتضح ان المعادن الأسمنتية الغالبة لعجينة الأسمنت هي هيدرات سيليكات الكالسيوم (CSH) ، بورتلانديت (Portlandite)، سيليكات ثنائى الكالسيوم (C2S) ، سيليكات ثلاثى الكالسيوم (C3S) مع آثار من معدن الإيترينجيت(Ettringite) . كما لوحظ انه فى حالة دراسة مونة الإصلاح باضافة بودرة اكسيد الماغنسيوم (MOP) فإن هيدرات سيليكات الكالسيوم تظهر الحد الأقصى لها عند 2.5٪ من جرعة اكسيد الماغنسيوم (MgO) ولا يزال مرتفعًا عند 5٪ من استبدال الأسمنت مشيرا إلى تفاعل إماهة جيد لمعظم الأسمنت في هذه الجرعات. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت إضافات البرليت EPP) 10٪ و 7.5٪) زيادة في هيدرات سيليكات الكالسيوم مع إنخفاض في نسبة معدن البورتلانديت دالا على التفاعل مع البورتلانديت وتشكيل هيدرات سيليكات الكالسيوم CSH اضافية. كما هو الحال مع إضافة غبارالسيليكا (SF) الذى تفاعل مع البورتلانديت فقد أدى إلى زيادة طفيفة من هيدرات سيليكات الكالسيوم. ولكن لوحظ أن هيدرات سيليكات الكالسيوم CSH تتناقص مع زيادة الاستعاضة عن الأسمنت بإضافة خبث الفحم (CS) حيث يرجع ذلك لتأخير تفاعل الإماهة بسبب نوع الخبث. وقد اظهرت النتائج انه يمكن إعتبار مسحوق التلك ((TP كمادة مالئه لم تساهم في تفاعل إماهة الأسمنت الذي أدى إلى انخفاض في تكوين هيدرات سيليكات الكالسيوم، على الرغم من التأثير الفيزيائى الجيد لاضافة مسحوق التلك .
لوحظ زيادة فى نسبة امتصاص الماء لمونة الاصلاح المخلوطة بـالبيرليت EPP وبودرة اكسيدالماغنسيوم MOP والتلك TP مع انخفاض الكثافة الظاهرية بزيادة استبدال الأسمنت. وذلك يعزى الى قدرتهم على امتصاص المياه, على عكس المون المضاف اليها غبار السيليكا SF ، فإن امتصاص الماء يتناقص بشكل طفيف مع زيادة الاضافة، وذلك بسبب النشاط البوزولاني العالي لغبار السيليكا وحجم الجسيمات الصغير الذي يملأ الفراغات الداخلية بين الركام وعجينة الأسمنت مما يمنع المزيد من تغلغل الرطوبة. اما في حالة خبث الفحم CS كان هناك انخفاض طفيف فى نسبة الامتصاص وهذا يفسر أن إضافة خبث الفحم CS اظهر ان مونة الاصلاح ليس لديها القدرة على امتصاص الماء.
أظهرت جميع المون المخلوطة بالبيرليت EPP وغبار السيليكا SF وخبث الفحم CS زيادة طفيفة في انكماش الجفاف حتى عمر ستين يومًا مع زيادة كمية الاضافة، لكن المون المخلوطة بالتلكTP واكسيد الماغنسيوم MOP أظهرتا انخفاضًا في انكماش الابعاد الجاف مع نسبة الاضافة العالية واعتبرت نسبيًا أكثر ثباتا للابعاد في حالة الجفاف. ومع ذلك، فإن جميع المون الاصلاحية المدروسة تعتبر أقل في إنكماش الابعاد الجاف وكان لها ثبات عام فى الأبعاد و ثبات حراري أكثر من الخرسانة المراد إصلاحها.
وقد اتضح من نتائج الدراسة ان قوة ومقاومة مونة الإصلاح الأسمنتي قد تأثرت بالإضافات المستخدمة. فعندما تم خلط EPP و SF و CS و MOP كبديل للأسمنت في مونة الدولوميت (الكنترول)، أظهروا زيادة في قوة الضغط وشد الانفلاق من 2.5 إلى 7.5٪ فى حالة EPP و SF وحتى 5٪ في حالة CS و MOP , ثم انخفضت القوة تدريجياً مع ارتفاع مستويات استبدال الأسمنت، مما أدى إلى تقليل التوافق بين مون الإصلاح والخرسانة في النسب المئوية الأعلى للاستبدال. كذلك، لم يكن هناك أي زيادة ملحوظة فى حالة استبدال الاسمنت بمسحوق التلك TP.
زادت قدرة الالتصاق لمون الإصلاح الدولوميتية مع استبدال الأسمنت حتى نسبة 7.5٪ EPP ، 5٪SF ، 5٪MOP ، 5٪CS و 2.5٪TP . حيث اتضح ان الانفصال غالبا يلاحظ على طول واجهة الالتصاق وفي حالات الإصلاح الجيدة يبدأ الانهيار بالخرسانة تاركا بقايا الخرسانة ملموسة على سطح واجهة جزء مونة إصلاح. لذلك، يمكن الاستنتاج أنه في حالة تقوية الخرسانات التقليدية، فإن إضافة أكثر من 7.5٪ من EPP أو 5٪ SF أو 5٪ CS أو 5٪ MOP أو 2.5٪TP ربما يكون غير متوافق مع سطح الاصلاح.
تم إجراء تقييم إضافي على الخلطات الأمثل وهىMDC-7.5٪EPP) ، وMDC-5٪SF ، MDC-5٪MOP ، وMDC-5٪CS ، و (MDC-2.5٪TP ، لإظهار أداء ومتانة مون الإصلاح الدولوميتية الأسمنتية. وأوضح فحص القطاعات المصقولة و المصبوغة ظاهريا وباستخدام الميكروسكوب المجسم (stereomicroscope) بأن مون الإصلاح المنتخبة تبدو كثيفة القوام وملتحمة بإحكام بجزء الخرسانة المعالج، ولم يلاحظ وجود اى دليل لتفاعلات ضارة بالنسيج الاسمنتى المتصلد. ومع ذلك، لوحظ بالعينة الاسترشادية وجود مسام متمثلة في مناطق خضراء فاتحة اللون في ضوء الفلورسنت وهى بذلك تمثل حد بينى للترابط(ITZ) ضعيف جزئيا. وعلى النقيض من ذلك، يبدو القوام صلبًا ومتناسقًا دون أي عيوب مكونا واجهة ترابط متواصلة دالا على الالتصاق المثالي وخاصةً مع الخلطات MDC-5٪ SF و MDC-7.5٪ EPP و MDC-5٪ MOP ، مما يزيد من فرصتها لتكون بمثابة مواد إصلاح جيدة. وهذا ما أكده الفحص بواسطة الميكروسكوب الالكترونى الماسح (SEM) على أنه مثل تلك المون توضح بان عجينة الأسمنت تتشكل جيدا والتي بدت ذو قوام كثيف على امتداد الحد الفاصل بين مونة الاصلاح والخرسانة. من ناحية أخرى، فالمون الأضعف نسبيًا تشكل نسيجًا به نطاق من المسامية الدقيقة البين بلورية (intra.crystalline) بطول الواجهة البينية لمونة الاصلاح/الخرسانة، خاصةً عند اتصال حبيبات الركام ببعضها بسبب فقرعجينة الإسمنت. وهذا ما يفسر الاختلافات في قوة الرابطة بين عينات المون المختارة.
أظهر الأداء لمون الإصلاح الدولوميتية مقاومة جيدة تحت ظروف الحريق حتى 600 درجة مئوية. ومن الملاحظة البصرية للمون، لوحظ تغير طفيف في لون سطح المون بالإضافة إلى التشققات الصغيرة التي بالكاد تلاحظ على سطح المكعبات للخلطات الأضعف نسبياً MDC) و MDC-5٪CS و (MDC-2.5٪TP.
وقد أوضح الفحص المعدني بإستخدام الاشعة السينية الحيودية (XRD) التغير الذى طرأ في المون الدولوميتية (عمر 28 يومًا) بسبب فعل الحريق حيث أن جميع أنماط الحيود أظهرت انخفاض لنسب الظهور نتيجة للحرق عند 600 درجة مئوية. كما اتضح عدم تواجد معدن البورتلانديت في أنماط الحيود حيث أنه ينحل مكونا الجير الحر(CaO) عند600 درجة مئوية. بينما تبقى آثار من معادن الاماهة الرئيسية (CSH) ظاهرة خاصا مع أقوى المون مثل(5%MOP, 5%SF, 7.5%EPP) . ولا يزال معدن الدولوميت أعلى نسبة من الكالسيت بينما تقل نسبته مقابل زيادة معدن الكالسيت مع اضافة 5٪CS و 2.5٪TP .وكخلاصة فعلى عكس الخلطات الأكثر ثباتًا، فإن عجينة الأسمنت المضاف لها CS و TP تتصف بتركيب ضعيف لا يمكن أن يستوعب الركام الدولوميتي مؤديا إلى سرعة انتقال الحرارة والتحلل المعدني بالنسيج الاسمنتى.
ومن ناحية الخواص الميكانيكية، فقد تراوح متوسط قيم مقاومة الضغط الباقية التي تظهرها المون المنتخبة بعد الحرق من 32 إلى 69٪. وسجلت المون المخلوطة مع 7.5٪EPP و 5٪SF و5٪MOP أعلى القيم الباقية 69 و 66 و 55٪ على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم ثبات الالتصاق من خلال الملاحظة العينية لمكعبات الخرسانة الملتحمة بمونة إصلاح بعد الحرق في 600 درجة مئوية. فكانت هناك اختلافات في سلامة الرابطة بين عينات الإصلاح تحت الدراسة. وأظهرت مكعبات الخلطات MDC 7.5٪EPP و MDC 5٪SF ذات المتانة ترابط كاملا، في حين أظهرت المون المضافة بـ MOP و TP قوة التصاق معتدلة ولكن خلطات المون بخبث الفحم CS أظهرت مكعبات متفككة واعتبرت ذات قوة التصاق ضعيفة وذلك فى حالة الحريق.
بعد محاكاة تأثير البيئة البحرية، لوحظ أن عينات مون الاصلاح MDC-7.5٪EPP و MDC-5٪SF و MDC-5٪CS و MDC-2.5٪TP تظهر تركيز ايونات كلوريدات أقل من (0.1٪) بعد عمق 10مم. في حين أن عينات المون ( MDCالمرجعية و (MDC-5٪MOP لها منحنى كلورايد أعلى نسبيًا عن غيرها، كما أن تلك الخلطات تظهر تركيزًا أوليًا لايونات الكلورايدات أعلى من الحد المسموح به (0.05٪). وقد أظهرت العينة المخلوطة بخبث الفحم CS نفاذية وانتشارا متواصلًا لايونات الكلوريدات لعمق أكبر من 15ملم ، مع ان تركيزها الأولي نسبيًا أقل من المعتاد.
وفى ختـام وتوضيح ما توصلت اليه الرسالة من نتائج التى يمكن تلخيصها فى تفضيل إستخدام الركام الدولوميتى جيد الخواص عن بعض أنواع الزلط فى مون الاصلاح الاسمنتية خاصا فى اصلاح الخرسانة التقليدية لما أظهره من التوافق بين مونة الاصلاح الاسمنتية والخرسانة المدروسة، كما ينصح بإستخدام الخلطات المستخدم بها أضافات مثل البيرليت بنسبة 7.5٪ وغبار السيليكا وأكسيد المغنسيوم وخبث الفحم بنسبة 5% والتلك بنسبة 2.5٪. اذا كان الاصلاح لغرض التقوية حيث كانت تلك الخلطات هى الأمثل عن أى خلطات بنسب آخرى. اما فى حالة إصلاح الخرسانة المعرضة للحريق فينصح بإستخدام خلطة البيرليت بنسبة 7.5٪ كما يمكن استخدام خلطات غبار السيليكا وأكسيد المغنسيوم بنسبة 5%. وفى النهاية نوصى بتجنب استخدام خلطة خبث الفحم بنسبة 5% وبدلا منها استخدام خلطات البيرليت (MDC-7.5٪EPP) أو غبار السيليكا (MDC-5٪SF) أو التلك (MDC-2.5٪TP) في الإصلاح ضد ظاهرة التأثير الملحى (salt attack) .