مقارنة تأثيرات عوامل التّوسع المختلفة على ملاط إصلاح سريع مُنَشَّط قلوياً: قابلية التشغيل، الخواص الميكانيكية، الانكماش أثناء الجفاف

لماذا يتطوّر أسلوب إصلاح الطرق المشقّقة

من الطرق السريعة إلى الجسور، العديد من المنشآت الخرسانية تتقدّم في العمر وتتشقق أسرع مما نستطيع إصلاحها. الخلطات التقليدية للإصلاح قد تكون بطيئة في التصلّب ومعرضة لتكوّن تشققات جديدة، خصوصاً أثناء الجفاف. تبحث هذه الدراسة في فئة أحدث من ملاط الإصلاح «الصديق للبيئة» المصنوع من مخلفات صناعية وتطرح سؤالاً عملياً: أيّ مادة مضافة تحافظ بشكل أفضل على عدم انكماش وإحداث تشققات في الإصلاح، مع الاستمرار في التصلّب بسرعة كافية لإعادة فتح الطرق بسرعة؟

خلطات إصلاح أكثر استدامة من مخلفات صناعية

الملاط المستخدم في هذا العمل مبني من خبث مطحون، رماد طائر، ومِيتاكولين—بقايا مسحوقية من صناعة الصلب، ومحطات توليد الفحم، ومعالجة الطين. عندما تُنشَّط هذه المساحيق بسائل قلوي، تُشكل رابطاً صلباً شبيهاً بالحجر دون استخدام كميات كبيرة من الأسمنت التقليدي. هذا يقلل الأثر المناخي ويمكن أن يوفّر كسب قوة سريع جداً، وهو مثالي لإصلاحات الطرق التي تُنجز في الليل أو في نفس اليوم. ومع ذلك، تميل هذه الخلائط المنشّطة قلوياً إلى الانكماش الكبير أثناء جفافها، مما قد يفتح تشققات دقيقة ويضعف الالتصاق بالخرسانة القائمة.

ثلاثة أساليب لمقاومة الانكماش

للتحكم في هذا الانكماش، قارن الباحثون ثلاثة عوامل توسيع أُضيفت إلى الملاط: أحدها يعتمد أساساً على أكسيد المغنيسيوم (MEA)، وآخر على أكسيد الكالسيوم (CSEA)، وثالث مشتق من سلفات الكالسيوم الألمنيت (SEA). أضيف كل عامل بجرعات مختلفة واختُبرت لسهولة انسياب الملاط الطازج، وسرعة الشك، ومقاومته في الضغط والالتصاق بالخرسانة القديمة، وكمية الانكماش على مدى شهرين. كما استخدموا طرق الأشعة السينية، والتحليل الحراري، والمجاهر الإلكترونية لملاحظة البلورات والمواد الهلامية التي تشكّلت داخل الملاط وكيف تطورت البنية المجهرية.

ما نجح وما لم ينجح

جميع المواد المضافة سرّعت الشك، وهو أمر مفيد للإصلاحات السريعة لكنه يجب أن يبقى ضمن حدود قابلية التشغيل. كان تأثير MEA الأضعف عموماً: في المزيج القلوي جداً المستخدم هنا، لم يتفاعل المغنيسيوم بقوة، وأنتج القليل من المنتجات المتوسّعة اللازمة لمعادلة الانكماش، وترك القوة والانكماش دون تغيير يُذكر. تصرّف CSEA بشكل مختلف تماماً. عند الجرعات الأعلى قلّل زمن الشك بشكل حاد، وزاد القوة المبكرة جداً، والأهم أنه قلّل الانكماش الناتج عن الجفاف على المدى الطويل بنحو النصف. كما حسّن مدى التصاق الملاط الجديد بالخرسانة القديمة بخلق مناطق تلاصق أكثر كثافة. المقايضة كانت أن إطلاق الحرارة السريع ونمو البلورات أديا إلى تشققات داخلية دقيقة مع الزمن، فهبطت مقاومة الضغط عند 28 يوماً بعض الشيء مقارنة بالخلطات بدون المضاف.

عون مبكّر يتلاشى مع الزمن

بدا المضاف SEA واعداً في البداية: شكّل بلورات إبرية متوسعة ملأت الفراغ، وصدّت الانكماش المبكر، وزادت كل من القوة المبكرة والالتصاق المبكر بالخرسانة القديمة. لكن تحت الظروف القلوية القوية لهذه الملاطات، تحولت تلك الإبر تدريجياً إلى بلورات أكثر تسطحاً وهلاميات مختلفة. ومع إعادة ترتيب البنية الداخلية وإطلاق الماء، انكمش الخليط أكثر من مزيج التحكم في الأعمار المتأخرة. هذا الانكماش الإضافي أدى إلى تشققات دقيقية وفقدان واضح في كل من القوة طويلة الأمد وأداء الالتصاق، مما يجعل SEA أقل ملاءمة للإصلاحات المتينة في هذا النوع من الأنظمة.

ما يعنيه هذا لمستقبل إصلاح الخرسانة

بالنسبة للمهندسين الذين يسعون لإصلاحات خرسانية سريعة، متينة، ومنخفضة الانبعاثات، تُظهر الدراسة أن ليس كل عوامل التوسع متساوية عند استخدامها مع ملاطات منشّطة قلوياً. المواد المضافة المعتمدة على المغنيسيوم فعلت القليل في هذه الخلطات القلوية العالية، والمواد المعتمدة على السلفوألمنت ساعدت لفترة وجيزة فقط قبل أن تتسبب في انكماش وتشقق إضافيين. قدم CSEA القائم على الكالسيوم أفضل توازن: مكّن من كسب قوة سريع للغاية، وتعزيز الالتصاق بالخرسانة القديمة، وانكماش طويل الأمد أقل بكثير، رغم أن القوة النهائية انخفضت قليلاً. بعبارات بسيطة، يبدو أن التوسع القائم على الكالسيوم المصمَّم بعناية هو المسار الأكثر إجماعاً نحو مواد إصلاح خرسانية مقاومة للتشقق، سريعة التصلّب، وأكثر استدامة.

الاستشهاد: Luo, X., Xi, M., Huang, L. et al. Comparison of the effects of different expansion agents on alkali-activated rapid repair mortars: workability, mechanical properties, drying shrinkage. Sci Rep 16, 13791 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43508-6

الكلمات المفتاحية: إصلاح الخرسانة, ملاط منشط قلوياً, التحكم في الانكماش, عوامل التّوسع, دوام البُنى التحتية