حل مشكلة تشقق وانفصال طبقة التسوية الأرضية باستخدام مسحوق البوليمر القابل لإعادة التشتت VAE CAS 24937-78-8
كانت شركة تصنيع ملاط جاف مقرها سورابايا، إندونيسيا، تنتج مجموعة من منتجات تسوية الأرضيات وتوزيعها على مشاريع البناء السكنية والتجارية في شرق جاوة وبالي. وقد ازداد الطلب على ملاط الأرضيات الجاف المُصنّع في المصانع بشكل ملحوظ، حيث تحوّل المطورون من استخدام الملاط الرملي والأسمنتي المُحضّر في الموقع إلى المنتجات المُعبأة التي تتميز بأداء ثابت وسرعة التركيب. وقد أنشأت الشركة خط إنتاج يشمل ملاط الأرضيات المُلصق، وملاط الأرضيات غير المُلصق، وطبقة التسوية الذاتية للأرضيات، وكلها تعتمد على نفس التركيبة الأساسية مع تعديلات طفيفة بين درجات المنتج.
التحدي
بعد ستة أشهر من إطلاق منتج تسوية الأرضيات، بدأت الشركة المصنعة بتلقي مطالبات ضمان من اثنين من مقاولي الأرضيات الذين قاموا بتركيب طبقة التسوية اللاصقة على مساحات أرضية تجارية واسعة في مباني المكاتب والمتاجر في جميع أنحاء سورابايا. وصفت الشكاوى نمطين مختلفين من الأعطال التي حدثت في مواقع مشاريع مختلفة.
كان النمط الأول للفشل هو ظهور تشققات سطحية خلال 14 إلى 21 يومًا من تركيب طبقة التسوية على مساحات أرضيات تزيد عن 30 مترًا مربعًا. ظهرت هذه التشققات بأنماط غير منتظمة على سطح طبقة التسوية، وعادةً ما كانت موازية لأطول بُعد في الأرضية، وتركزت في المنطقة المركزية للفتحات الكبيرة بدلًا من حوافها الخارجية. يشير نمط التشققات هذا إلى تشققات انكماش ناتجة عن الجفاف المقيد، حيث منع الترابط مع الأرضية الخرسانية الفرعية طبقة التسوية من الانكماش بحرية أثناء فقدان الرطوبة، مما أدى إلى توليد إجهاد شد يتجاوز قوة شد طبقة التسوية.
تمثلت أنماط الفشل الثانية في وجود مناطق مجوفة تم تحديدها بواسطة اختبار الطرق أثناء تركيب الأرضيات، مما يشير إلى انفصال طبقة التسوية عن الأرضية الخرسانية الفرعية في مساحات واسعة خلال الأسابيع التي تلت التركيب. وتركزت هذه المناطق المجوفة في المناطق المركزية من المساحات الكبيرة للأرضيات حيث كانت قوى الانكماش في أعلى مستوياتها، وهو ما يتوافق مع طبقة تسوية كانت قد طورت تماسكًا أوليًا كافيًا ولكنها فقدت تماسكها عندما تجاوز إجهاد الانكماش التراكمي قوة التماسك بين طبقة التسوية والطبقة الأساسية.
قام الفريق الفني للشركة المصنعة بمراجعة التركيبة الأساسية، وخلص إلى أن منتجات تسوية الأرضيات لا تحتوي على أي تعديلات بوليمرية. وتعتمد التركيبة كلياً على ترطيب الأسمنت لتحقيق قوة التماسك والترابط مع الركيزة، دون وجود شبكة بوليمرية مرنة لاستيعاب إجهاد الانكماش الناتج عن الجفاف في مساحات الأرضيات الكبيرة تحت درجات الحرارة المحيطة المرتفعة في مواقع البناء بشرق جاوة، حيث تتجاوز متوسطات درجات الحرارة خلال موسم الجفاف 32 درجة مئوية بانتظام.
كان السبب الجذري واضحاً: طبقة التسوية الأسمنتية غير المعدلة في تطبيقات المساحات الكبيرة تولد قوى انكماش تتجاوز كلاً من قوة الشد لطبقة التسوية وقوة الترابط مع الأرضية الفرعية، لا سيما في المناخات الحارة حيث يؤدي التجفيف السريع إلى تسريع تطور إجهاد الانكماش قبل أن تكتسب مصفوفة الأسمنت قوة شد كافية لمقاومة التشقق.
الحل
بعد التواصل مع شركة إيست كيم، تلقى المصنّع عرضًا فنيًا يوصي بدمجمسحوق بوليمر قابل لإعادة التشتت من VAECAS 24937-78-8 في تركيبات الخرسانة الأرضية الملتصقة وغير الملتصقة بمستويات جرعات ودرجات مختلفة تناسب كل تطبيق.
بالنسبة لطبقة التسوية الأرضية المُلصقة، أوصت شركة إيست كيم باستخدام مسحوق RDP شبه المرن لتركيبة طبقة التسوية الأرضية، بدرجة حرارة انتقال زجاجي تتراوح بين 10 و20 درجة مئوية، وبجرعة 1.5% من وزن الخليط الجاف. يوفر هذا المزيج من النوع والجرعة تحسينًا في قوة التماسك اللازمة لمقاومة انفصال الانكماش، مع الحفاظ على قوة ضغط كافية لتطبيقات تحميل الأرضيات التجارية.
بالنسبة للطبقة الخرسانية غير الملتصقة والعائمة فوق غشاء البولي إيثيلين أو لوح العزل، أوصت شركة EastChem باستخدام مسحوق RDP المرن بدرجة حرارة Tg تتراوح بين 0 و 10 درجات مئوية بجرعة من 2 إلى 2.5 بالمائة لتوفير قدرة سد الشقوق المطلوبة عبر امتداد الطبقة الخرسانية غير المدعومة في حالة عدم وجود ربط كامل للأرضية الفرعية.
إيست كيمتم توريد كميات تجريبية من كلا النوعين مع شهادات اختبار لكل دفعة تغطي درجة حرارة التحول الزجاجي، ومحتوى الرماد، وقابلية إعادة التوزيع، ومحتوى الرطوبة. أعاد المصنّع صياغة جميع منتجات الأرضيات الثلاثة لتشمل درجات RDP الموصى بها، وأجرى تجارب تركيب واسعة النطاق على مساحات اختبارية تبلغ 40 مترًا مربعًا، وتمت مراقبتها على مدى ثمانية أسابيع لرصد التشققات وسلامة الترابط.
أكدت نتائج التجارب القضاء التام على تشققات السطح في جميع تركيبات الخرسانة المعدلة بالبوليمر الثلاثة عند مستويات الجرعات الموصى بها. وأظهر اختبار قوة التماسك على الخرسانة المُلصقة في التجربة قوة تماسك شد مع الأرضية الخرسانية الفرعية بلغت 1.1 ميجا باسكال بعد 28 يومًا من المعالجة، وهي أعلى بكثير من الحد الأدنى المطلوب للخرسانة المُلصقة في تطبيقات الأرضيات التجارية، والبالغ 0.5 ميجا باسكال. كما أظهر اختبار الطرق على كامل مساحة التجربة بعد ثمانية أسابيع عدم وجود أي فراغات، مما يؤكد أن الخرسانة المعدلة بالبوليمر حافظت على تماسكها الكامل مع الأرضية الفرعية طوال فترة التجفيف والانكماش.
النتائج
أعادت الشركة المصنعة صياغة جميع منتجات الأرضيات باستخدام مسحوق EastChem RDP في غضون عشرة أسابيع من انتهاء التجارب. تم تزويد المقاولين اللذين قدما مطالبات الضمان بالخرسانة المُلصقة المُعاد صياغتها، وأكد كلاهما أن تركيبها في المشاريع اللاحقة لم يُسفر عن أي تشققات أو انفصال خلال فترة مراقبة استمرت ستة أشهر.
قدّمت الشركة المصنّعة تصنيفًا مميزًا لخرسانة الأرضيات المُعدّلة بالبوليمر عالي الجودة لجميع منتجاتها، ما يميّز هذه المنتجات المُعاد تركيبها عن البدائل المُصنّعة في الموقع من حيث الأداء التقني وليس السعر. وقد سمح هذا التميّز بزيادة طفيفة في السعر غطّت تكلفة المواد الخام الإضافية المُستخدمة في دمج الخرسانة المُعدّلة بالبوليمر عالي الجودة، ما حسّن هامش الربح وقلّل من احتمالية مطالبات الضمان.
كما مكّن حل تشقق الخرسانة المعدل بالبوليمر الذي قدمته شركة EastChem الشركة المصنعة من تمديد فترة ضمان منتجاتها من ستة أشهر إلى اثني عشر شهرًا على جميع منتجات الخرسانة الأرضية، مما أصبح عاملًا مميزًا تجاريًا في سوق المواد الكيميائية الإنشائية الإندونيسية حيث لم يقدم معظم المنافسين أي ضمان رسمي للمنتج.
اتفاقية توريد لمدة اثني عشر شهرًا تغطيمورد مسحوق RDP لمصنعي الملاط الجافتم وضع المتطلبات عبر خطوط منتجات التسوية المترابطة وغير المترابطة وتسوية الأرضيات مع شركة EastChem، مع تضمين الدعم الفني لتطوير المنتجات الجديدة مع توسع الشركة المصنعة في فئات منتجات لاصق البلاط والعزل المائي.
ما قاله العميل
أطلقنا مادة تسوية الأرضيات بدون تعديل البوليمر لاعتقادنا أنه ضروري فقط لمادة لاصقة البلاط. لكنّ مطالبات الضمان أوضحت لنا أن المساحات الكبيرة من الأرضيات تحتاج إلى تعديل البوليمر أكثر من مادة لاصقة البلاط. شرحت شركة إيست كيم آلية العمل بوضوح، وحلّت إعادة التركيب المشكلة تمامًا.
مدير تطوير المنتجات، شركة تصنيع الملاط الجاف، سورابايا، إندونيسيا
التعليمات
ما هي جرعة مسحوق RDP التي تمنع تشقق طبقة التسوية الأرضية في التطبيقات ذات المساحات الكبيرة التي تزيد عن 30 مترًا مربعًا؟
بالنسبة لأرضيات التسوية المُلصقة في المساحات الكبيرة التي تزيد عن 30 مترًا مربعًا في المناخات الحارة، يوفر مسحوق RDP شبه المرن، بجرعة تتراوح بين 1.5 و2% من وزن الخليط الجاف، مقاومة التشقق وقوة الترابط اللازمة لمقاومة تشقق الانكماش وانفصال الطبقة أثناء فترة التجفيف. أما الجرعة الأقل من 1%، فلا توفر كثافة كافية لشبكة البوليمر لسد تشققات الانكماش التي تتشكل في مساحات الأرضيات الكبيرة المقيدة في ظل ظروف التجفيف الاستوائية.
لماذا ينفصل طلاء الأرضية عن الأرضية الخرسانية الفرعية في الأسابيع التي تلي التركيب بدلاً من أن ينفصل فوراً؟
يحدث انفصال طبقة التسوية عادةً بعد أسبوعين إلى ستة أسابيع من التركيب، وذلك لتراكم إجهاد الانكماش تدريجيًا مع استمرار فقدان طبقة التسوية للرطوبة خلال هذه الفترة. تكون قوة التماسك الأولية كافية لمقاومة قوى الانكماش المبكرة، ولكن إجهاد الانكماش التراكمي على مدى أسابيع من الجفاف المستمر يتجاوز في النهاية قوة تماسك طبقة التسوية الأسمنتية غير المعدلة مع الأرضية الخرسانية الفرعية. توفر طبقة التسوية المعدلة بالبوليمر باستخدام مسحوق RDP بنسبة 1.5 إلى 2% قوة تماسك أولية أعلى ومرونة كافية لاستيعاب حركة الانكماش التراكمية دون فشل التماسك.
هل يمكن استخدام نفس نوع مسحوق RDP لكل من أرضيات التسوية الملتصقة والأرضيات العائمة؟
يُعدّ الخرسانة شبه المرنة من نوع RDP، ذات درجة حرارة انتقال زجاجي (Tg) تتراوح بين 10 و20 درجة مئوية، مناسبةً للخرسانة المُلصقة حيث تُعتبر قوة تماسك الأرضية الفرعية وقوة الضغط من الأولويات. أما الخرسانة العائمة فوق العزل أو الغشاء، فتتطلب خرسانة مرنة ذات درجة حرارة انتقال زجاجي (Tg) تتراوح بين 0 و10 درجات مئوية لتوفير تغطية كافية للتشققات عبر مساحة الخرسانة غير المدعومة. استخدام الخرسانة شبه المرنة في التطبيقات العائمة لا يُنتج مرونة كافية لتحمل أحمال الانكماش والانحراف المُجتمعة التي تتعرض لها الخرسانة العائمة أثناء الخدمة.