قدمتها التدريسية(م.م كوثر حيدر عبد اللطيف) جامعة المستقبل-كلية الهندسة-قسم الهندسة المدنية الملخص تتعرض المنشآت الخرسانية في سهل وادي الرافدين لظروف بيئية قاسية، منها ارتفاع مناسيب المياه الجوفية، وملوحة التربة والمياه، وارتفاع درجات الحرارة، والتناوب الشديد بين الرطوبة والجفاف. وتؤدي هذه الظروف مجتمعة إلى أنواع من التدهور لا تظهر في التحليل الإنشائي التقليدي، أبرزها هجوم الكبريتات والتبلور الملحي. ويستعرض هذا المقال آليات التدهور الكيميائي والفيزيائي، ومظاهره الإنشائية على الأساسات والأعمدة والجدران السفلية، وأساليب تشخيصه، وإجراءات الوقاية والمعالجة. ويخلص إلى أن العمر التشغيلي للمنشأ في هذه البيئات يتحدد بقرارات تُتخذ في مرحلة التصميم والتنفيذ، كاختيار الإسمنت ونسبة الماء إلى الإسمنت وتفاصيل العزل والتصريف، لا بمقاومة الضغط وحدها. الكلمات المفتاحية: هجوم الكبريتات، التبلور الملحي، متانة الخرسانة، الأساسات، المياه الجوفية، الإسمنت المقاوم للكبريتات. المقدمة يُصمَّم أغلب المنشآت الخرسانية على أساس المقاومة والاستقرار، وتُعامل المتانة غالباً بوصفها مسألة ثانوية تُعالج بتحديد غطاء خرساني أدنى. إلا أن التجربة الدولية تبيّن أن نسبة كبيرة من حالات التدهور المبكر في المنشآت سببها العوامل البيئية لا نقص المقاومة التصميمية (Mehta & Monteiro, 2014). وتزداد المشكلة حدة في الأراضي التي تحتوي تربتها ومياهها الجوفية على أملاح الكبريتات والكلوريدات بتراكيز مرتفعة، وهي حال واسعة في المناطق الجافة وشبه الجافة، حيث يسهم التبخر الشديد في تركيز الأملاح قرب السطح. وتمس هذه المشكلة المباني والجسور والمنشآت المائية وشبكات الصرف والقنوات المبطنة المقامة في السهل الرسوبي. أولاً: آليات التدهور 1. هجوم الكبريتات الكيميائي تتفاعل أيونات الكبريتات الذائبة في الماء مع مكونات عجينة الإسمنت المتصلبة، وبخاصة هيدروكسيد الكالسيوم وألومينات الكالسيوم المائية، فتتكون مركبات مثل الجبس والإترينجايت. ويرافق تكوّن هذه المركبات زيادة في الحجم الصلب، فتنشأ إجهادات داخلية تؤدي إلى التمدد والتشقق وفقدان التماسك ثم انهيار طبقة السطح تدريجياً (Santhanam et al., 2002). ويُعد محتوى الألومينات (C3A) في الإسمنت عاملاً حاسماً في قابلية الخرسانة للتأثر، ولهذا يُعتمد الإسمنت المقاوم للكبريتات منخفض C3A في البيئات الكبريتاتية. 2. التبلور الملحي الفيزيائي يختلف هذا النمط عن الهجوم الكيميائي بأنه لا يتطلب تفاعلاً مع مكونات الإسمنت. فعندما ترتفع المياه المالحة بالخاصية الشعرية في الخرسانة وتتبخر من السطح الظاهر فوق مستوى الأرض، تتشبع المحاليل وتتبلور الأملاح داخل المسام، وتولّد ضغوط تبلور قد تتجاوز مقاومة الشد للخرسانة فتتقشر الطبقات السطحية (Flatt, 2002). وتجتمع في بيئتنا المحلية ثلاثة عوامل تعززه: وفرة الأملاح، وارتفاع الحرارة الذي يسرّع التبخر، ودورات الترطيب والتجفيف. وقد أشار Hime & Mather (1999) إلى أن الخلط بين الهجوم الكيميائي والتبلور الفيزيائي شائع في التشخيص، وهو ما يؤدي إلى معالجات غير مناسبة. 3. التفاعل مع تآكل حديد التسليح ترافق الكلوريدات في كثير من المواقع الكبريتات، وعندما تتشقق الخرسانة بفعل الأملاح يتسهل وصول الأكسجين والرطوبة والكلوريدات إلى الحديد، فيتسارع التآكل، ويؤدي تمدد نواتج الصدأ إلى مزيد من التشقق، في حلقة تغذي بعضها بعضاً (Neville, 2011). ثانياً: العوامل المحلية المفاقمة ارتفاع منسوب المياه الجوفية: يوفر مصدراً دائماً للرطوبة والأملاح الصاعدة بالخاصية الشعرية. طبيعة التربة: احتواء بعض الترب على الجبس والأملاح الذائبة يرفع تركيز الكبريتات حول الأساسات. الحرارة المرتفعة والتبخر الشديد: يعززان تركيز الأملاح قرب السطح وتبلورها داخل الخرسانة. الظروف التنفيذية: الصب في الأجواء الحارة دون معالجة رطبة كافية يزيد المسامية والتشقق المبكر، فيسهّل نفاذ المحاليل. ضعف التصريف والعزل: تسرب مياه الشبكات والري المجاور يرفع الرطوبة حول الأساسات. نوعية مواد البناء: استخدام ركام أو ماء خلط ملوث بالأملاح يُدخل الكبريتات والكلوريدات من الأساس. ثالثاً: المظاهر الإنشائية يتركز الضرر عادةً في المنطقة الواقعة عند مستوى الأرض وما حولها، لأنها منطقة التبلل والتجفيف المتناوب. ومن أبرز المظاهر: تقشر السطح وتفتته وظهور بقع وترسبات بيضاء (تزهر ملحي). تشقق شبكي وتشقق طولي موازٍ للتسليح. فقدان مقطع الخرسانة وانكشاف حديد التسليح وتآكله. انخفاض المقاومة والتصاق الخرسانة بالحديد في الأعمدة والجدران السفلية. تدهور الأرضيات على التربة والجدران الاستنادية وأرضيات المنشآت المائية والقنوات. وتكمن خطورة الظاهرة في تطورها البطيء، إذ قد لا تُكتشف إلا بعد سنوات، حين يصبح الإصلاح مكلفاً. رابعاً: أساليب التشخيص المسح البصري وتوثيق التشققات وتحديد مناطق الرطوبة والتزهر الملحي. التحليل الكيميائي للتربة والمياه الجوفية لتحديد تركيز الكبريتات والكلوريدات وفق مواصفات معتمدة. فحص العينات المأخوذة (Cores): فحص الحيود بالأشعة السينية (XRD) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والفحص البتروغرافي للتعرف على نواتج الهجوم، كالجبس والإترينجايت. الفحوصات غير الإتلافية: كسرعة الموجات فوق الصوتية ومقياس الارتداد لتقدير تجانس الخرسانة، ويُستكمل بقياس جهد التآكل عند الاشتباه بتأثر الحديد. قياس عمق النفاذ ومحتوى الكلوريد عند أعماق مختلفة من السطح. خامساً: الوقاية والمعالجة في مرحلة التصميم: تصنيف درجة تعرض الموقع للكبريتات بحسب مدونة ACI 318 (S0 إلى S3) بناءً على تحاليل التربة والمياه الجوفية، واعتماد متطلبات الخرسانة المقابلة لكل درجة من حيث أقصى نسبة ماء إلى مادة إسمنتية وأدنى مقاومة ونوع الإسمنت. استخدام الإسمنت المقاوم للكبريتات في الأساسات والعناصر الملامسة للتربة المالحة. خفض نفاذية الخرسانة بتقليل نسبة الماء إلى الإسمنت واعتماد خلطات كثيفة، مع إمكان استخدام إضافات إسمنتية كالسيليكا فيوم والخبث، بعد اختبار ملاءمتها لنوع الكبريتات في الموقع (ACI 201.2R). زيادة الغطاء الخرساني وتوفير طبقة عازلة (قار أو أغشية) على الأوجه الملامسة للتربة، وفصل الأساس عن الرطوبة الشعرية بطبقة قاطعة. تحسين الصرف حول المنشأ وخفض منسوب المياه الجوفية موضعياً عند الحاجة. في مرحلة التنفيذ: ضبط جودة الركام وماء الخلط وخلوهما من الأملاح الضارة. تطبيق المعالجة الرطبة المنتظمة والحماية من التبخر السريع أثناء الصب في الأجواء الحارة. في مرحلة التشغيل والصيانة: المراقبة الدورية لمناطق التماس مع التربة والرطوبة وتوثيق تطور التشققات. إزالة الخرسانة المتضررة وإصلاحها بمواد متوافقة مع الخرسانة الأصلية، ومعالجة مصدر الرطوبة قبل الإصلاح وإلا تكرر الضرر. حماية الحديد المنكشف بمواد مانعة للتآكل وإعادة بناء الغطاء. الخاتمة يمثل الهجوم الكبريتاتي والملحي مشكلة إنشائية ذات طابع محلي واضح في سهل وادي الرافدين، لأنها نتاج تفاعل التربة والمياه الجوفية والمناخ والخرسانة، ولا تُكشف بالحسابات الإنشائية وحدها. ويستدعي التعامل معها نهجاً يبدأ بالتحريات الكيميائية للموقع، ويمر باختيار مواد وتفاصيل تصميمية ملائمة، وينتهي بصيانة دورية. ويوصي هذا المقال بإدراج التحليل الكيميائي لتربة الموقع ومياهه الجوفية ضمن متطلبات الدراسات الأولية للمنشآت، وبإنشاء قاعدة بيانات محلية توثق حالات التدهور وتربطها بظروف المواقع، وبإجراء بحوث تطبيقية على تأثير الإضافات الإسمنتية المتاحة محلياً في مقاومة الكبريتات. المصادر والمراجع Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials (4th ed.). McGraw-Hill Education, New York. Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete (5th ed.). Pearson Education, Harlow. Santhanam, M., Cohen, M. D., & Olek, J. (2002). Mechanism of sulfate attack: a fresh look. Part 1: Summary of experimental results. Cement and Concrete Research, 32(6), 915–921. Flatt, R. J. (2002). Salt damage in porous materials: how high supersaturations are generated. Journal of Crystal Growth, 242(3–4), 435–454. Hime, W. G., & Mather, B. (1999). “Sulfate attack, or is it?” Cement and Concrete Research, 29(5), 789–791. American Concrete Institute (2019). ACI 318-19: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. ACI, Farmington Hills, MI. American Concrete Institute (2008). ACI 201.2R-08: Guide to Durable Concrete. ACI, Farmington Hills, MI.