الحفاظ على برودة الخرسانة وسط درجات الحرارة العالية

بقلم خوسيه فيرا أغولو مدير البحث والتطوير للخرسانة في أكسيونا

يوجد هناك تحديات عديدة في البناء بالخرسانة في الأماكن شديدة الحرارة مثل الشرق الأوسط. حيث أن عند وجود درجات الحرارة العالية يتبخر الماء في خليط الخرسانة بسرعة، وهذا يمكن أن يؤثر على قابلية التشغيل والقوة بمجرد أن يتماسك. يتعلق الخطر الثاني في درجات الحرارة المرتفعة بالتفاعل الكيميائي الذي يحدث بمجرد خلط الأسمنت بالرمل والحصى والماء لتشكيل الخرسانة. ينتج عن هذا التفاعل الكيميائي حرارة، وإذا ارتفعت درجة حرارة الخليط عن 70 درجة مئوية أو إذا تجاوز فرق درجة الحرارة بين لب الهيكل الخرساني والسطح 20 درجة مئوية، فقد تنشأ تشققات عندما تتجمع الخرسانة مما يضعف الهيكل الناتج.
نتيجة لذلك يجب التحكم في درجة حرارة الخلطة الخرسانية بعناية طوال عملية البناء وأثناء ضبطها وعلاجها لضمان سلامة الهيكل الناتج.
في أكسيونا تعمل فرق المشروع العالمية عن كثب مع متخصصي الخرسانة بالشركة في قسم الخدمات الفنية في مدريد لتحسين درجة حرارة وترطيب مزيج الخرسانة والتأكد من أنه يلبي المتطلبات الفنية للمشروع، بما في ذلك القوة والمتانة. يختلف كل مشروع عن الآخر مما يعني أن هناك طلبًا كبيرًا على المتخصصين في الخرسانة في أكسيونا ، ويسافر المتخصصين أحيانًا إلى مواقع المشاريع الكبيرة لإجراء العمليات الحسابية.
يقوم المتخصصين بفحص جودة الأسمنت المحلي، والحصى والرمل الذي يستخدم في المدخلات، والتباين في درجة الحرارة والرطوبة خلال فترة البناء، حيث يمكن أن تستغرق المشاريع الكبيرة والمعقدة عدة سنوات حتى تكتمل.
حيث في الإمارات العربية المتحدة، كنا مسؤولين عن بناء امتداد لمترو دبي “مسار 2020″، كان متخصصو الخرسانة على استعداد لتقديم المشورة بشأن الحرارة الدقيقة للترطيب ودرجة حرارة خليط الخرسانة في كل مرحلة من مراحل المشروع. و خلال الأيام الحارة جدًا، أضفنا رقائق الثلج إلى خليط الخرسانة لإبقائها باردة أثناء النقل إلى موقع البناء للتحكم في التفاعل الكيميائي مثل مجموعة الأسمنت.

يستخدم الفنيون برنامج متخصصًا يعتمد على طريقة العناصر المحدودة لإجراء عمليات المحاكاة والتنبؤ بكيفية تصرف الخرسانة أثناء علاجها. ثم تُستخدم هذه الحسابات في الموقع للتحكم في درجة حرارة المزيج وترطيبه. هناك أداة أخرى يستخدمها متخصصو الخرسانة لدينا وهي أجهزة استشعار درجة الحرارة الذكية واللاسلكية. يتم نشرها في كل مرحلة من مراحل العملية: فهي تقيس وتنقل البيانات حول درجة حرارة المواد قبل الخلط وأثناء النقل وأثناء صبها وتعيينها.
في درجات الحرارة العالية، يتم تثبيت الخرسانة بسرعة كبيرة مما يجعل من الصعب صبها والتعامل معها وإضفاء الشكل على الهيكل. إذا تم ضبطه بسرعة كبيرة، يمكن أن تظهر فواصل باردة بين طبقات متتالية من الخرسانة وقد يؤدي ذلك أيضًا إلى إضعاف الهيكل. لذلك فإن الحصول على نسبة الماء ودرجة الحرارة المناسبة أمر بالغ الأهمية لنجاح عملية البناء.
استخدم امتداد مترو دبي 270.706 متر مكعب من الخرسانة أثناء البناء. بالنسبة للمشاريع الكبيرة الأخرى مثل محطة تحلية مياه الشقيق 3 بالتناضح العكسي في المملكة العربية السعودية ، والتي تعمل بالفعل، بلغ إجمالي كمية الخرسانة المستخدمة أثناء بنائها 80000 متر مكعب. تبلغ سعة الشقيق3, 450 مليون لتر من المياه الصالحة للشرب يوميًا ، وهو ما يكفي لتلبية احتياجات مليوني شخص.
و للتحكم في درجة حرارة المواد في المناخات شديدة الحرارة، تشمل الخيارات تخزينها تحت الغطاء لحمايتها من أشعة الشمس، استخدام مدافع الهواء البارد لخفض درجة الحرارة المحيطة، ورش بعض المواد برذاذ ماء بارد. حيث إن عزل صوامع التخزين واستخدام الأسقف العاكسة للحرارة ، وصوامع التبريد بالماء، وبناء الصوامع ذات الجدران المزدوجة التي يمكن أن يدور فيها الماء البارد هي طرق أخرى يمكن أن تحافظ على برودة المواد قبل الخلط.
من الأساليب المستخدمة للتكيف مع درجات الحرارة المرتفعة في الخليج هو توقيت صب الخرسانة وتكرارها. في كثير من الأحيان نحدد توقيت صب الخرسانة ليبدأ بعد غروب الشمس ، لتجنب أشعة الشمس المباشرة ودرجات الحرارة المرتفعة خلال النهار. نقوم أيضًا بربط هذا بتوجيه من المتخصصين لدينا بكميات محددة من الخرسانة اعتمادًا على شكل وحجم الصب وذلك لضمان أن وقت المعالجة يقع في غضون الساعات المناسبة.
في درجات الحرارة القصوى – وهي ظاهرة متكررة بشكل متزايد بسبب الاحتباس الحراري – يمكن رش شاحنات خلط الخرسانة بالنيتروجين السائل للحفاظ على درجات الحرارة منخفضة أثناء النقل من مصنع الخرسانة إلى موقع المشروع. أحيانًا يتم طلاء خلاطات الخرسانة باللون الأبيض لعكس الحرارة أو يتم تغطيتها بمواد عازلة لتجنب التسخين المفرط أثناء النقل.
و في الشرق الأوسط، تفضل فرق المشروع لدينا العمل في الساعات الباردة من النهار أو في الليل للتحكم بشكل أفضل في درجة حرارة خليط الخرسانة. عندما ترتفع درجات الحرارة المحيطة عن 40 درجة مئوية ، أو خلال الأيام العاصفة التي تسرع التبخر ، يوصي الخبراء الفنيون بوقف العمل لأن الصب قد يتعرض للخطر.
و في الموقع ، تقوم فرقنا بتغطية هياكل الصب بالقماش المشمع لحمايتها من أشعة الشمس، و يتم استخدام مدافع الهواء البارد لإبطاء عملية المعالجة، وعند الحاجة يتم رش الهياكل بالماء أو عوامل المعالجة لتجنب تجفيف الخرسانة بسرعة كبيرة.
في الواقع ، إنه أمر رائع أن نرى أن موظفينا يصممون حلولًا لتحسين عمليات البناء، فضلاً عن التقنيات والمواد الجديدة الأكثر كفاءة في موقع العمل وذلك لتقليل التأثير المحتمل على الطبيعة.