A STUDY ON ACCELERATED CARBONATION CURING OF CONCRETE

Abstract

يعتبر تسريع معالجة الخرسانة بالكربونات ) ACC ( احد الطرق و التقنيات الحديثة للمعالجة. تعتمد فكرة هذه الطريقة على اجبار غاز ثاني أكسيد الكربون على اختراق الخرسانة حديثة العمر تحت ظروف معينة مثل الضغط، فترة التعرض، الرطوبة النسبية، درجة الحرارة، إلخ. الأبحاث السابقة في هذا المجال أكدت أن هذه الطريقة ) ACC ( حسنت الخواص الفيزيائية والميكانيكية و دوامية الخرسانة كنتيجة للتغيرات التي تحصل في التركيب المجهري للخرسانة. بالإضافة الى ذلك، هذه الطريقة لها فوائد اقتصادية و فوائد بيئية كالحد من مشاكل انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون في الهواء. الهدف الأساسي من هذا البحث كان دراسة تأثير هذه الطريقة على التركيب الداخلي للخرسانة والخواص الميكانيكية والفيزيائية وكذلك دوامية الخرسانة حتى يتسنى معرفة إمكانية استخدام هذه الطريقة في مصانع الخرسانة الجاهزة )مسبقة الصب( كبديل جزئي أو كلي للمعالجة بالطرق المستخدمة حاليا. الدراسة في هذا البحث نفذت على مرحلتين هما: الدراسة الأولية والدراسة التفصيلية. في مرحلة الدراسة الأولية لهذا البحث، تم استخدام عينات من الخرسانة لاكتشاف أفضل ضغط و أفضل فترة تعرض لغاز ثاني أكسيد الكربون. بناء على نتائج الدراسة الأولية وجد أن أفضل ضغط هو 60 باوند لكل إنش مربع و أفضل فترة تعرض لغاز ثاني أكسيد الكربون هي 10 ساعات. بعد ذلك و في مرحلة الدراسة التفصيلية، تم معالجة مجموعة من الخلطات الخرسانية العادية ) NVC ( و ذاتية الدمك ) SCC (، والتي قد تحتوي في بعض الأحيان على إضافات كيميائية أو معدنية، بطريقة ) ACC ( و باستخدام أفضل ضغط وأفضل فترة تعرض واللذان تم الحصول عليهما في مرحلة الدراسة الأولية. أيضا تم معالجة مجموعة من العينات الخرسانية لنفس الخلطات و لكن عن طريق تغطيتها بالخيش (Burlap) المبلل بالماء لمدة 7 أيام و ذلك لمقارنة النتائج. لدراسة تأثير المعالجة المسرعة ) ACC ( على خواص الخرسانة، تم إخضاع العينات الخرسانية لعدد من الاختبارات و التي تشتمل على اختبار كمية استهلاك ثاني أكسيد الكربون، اختبارات الخواص الميكانيكية، اختبارات خواص دوامية الخرسانة و اختبار انكماش الخرسانة. و لدراسة التغيرات الداخلية للخرسانة تم أخذ صور مايكروسكوبية ) SEM ( للعينات بعد المعالجة و أيضا تم استخدام تقنية حيود الأشعة السينية ) XRD ( لدراسة التركيب الكيميائي و الخواص الفيزيائية و البلورية الحادثة بعد المعالجة. لقد وجد أن الزيادة في قوة ضغط الخرسانة نتيجة استخدام طريقة ) ACC ( لمدة 10 ساعات فقط يتراوح بين 34 الى 79 %، و ذلك يعتمد على كمية السليكا. لقد لوحظ أن هناك تناسب عكسي بين زيادة قوة ضغط الخرسانة و نسبة السيليكا الموجودة في الإضافات الخرسانية المستخدمة. أما الزيادة في قوة ضغط الخرسانة بعد معالجتها ب ) ACC ( ثم تعريضها للهواء لمدة 7 أيام فقد وجد أنه يتراوح بين 60 الى 92 %. على المدى البعيد، فرق القوة بين العينات المعالجة ب ) ACC ) والعينات المعالجة ب ) Burlap ( يتراوح بين 5 الى 26 %. لقد وجد أن قوة الشد، معامل المرونة، مقاومة نفاذية الماء، مقاومة نفاذية الكلوريد في الخرسانة المعالجة ب ) ACC ( مماثلة لتلك في الخرسانة المعالجة ب ) Burlap (. على الرغم من أن درجة انكماش العينات المعالجة ب ) ACC ( كانت أعلى في جميع الخلطات الخرسانية مقارنة بدرجة الانكماش للعينات المعالجة ب ) Burlap (، الا انها تقع ضمن الحد المسموح به للانكماش ما عدا عينات الخلطة الخرسانية ذاتية الدمك المضاف اليها غبار السيليكا. الصور المايكروسكوبية ) SEM ( للعينات بعد المعالجة و كذلك تقنية حيود الأشعة السينية ) XRD ( أثبتت تكون طبقة من الكربونات لا يتجاوز سمكها 2 مم في الخرسانة السطحية لجميع العينات المعالجة ب ) ACC .) بناء على نتائج هذا البحث، اتضح أنه بالإمكان استخدام طريقة ) ACC ( لمعالجة المنتجات الخرسانية في مصانع الخرسانة الجاهزة )مسبقة الصب(. هذا النوع من المعالجة لا يصاحبه تأثير ضار على خواص الخرسانة بل على العكس من خلاله يمكن استهلاك ثاني أكسيد الكربون و الحد من الانبعاثات المسببة للاحتباس الحراري.