Feasibility of Saline Water Utilization in Concrete Mixes: A Review

أرحيم حسين عبدربه; احمد المبروك محمود; احمد مجيد

المؤلفون

أرحيم حسين عبدربه قسم الهندسة المدنية، كلية الهندسة /القبة، جامعة درنة ، ليبيا
احمد المبروك محمود قسم الهندسة المدنية، كلية الهندسة /القبة، جامعة درنة ، ليبيا
احمد مجيد قسم الهندسة المدنية، كلية الهندسة /القبة، جامعة درنة ، ليبيا

الكلمات المفتاحية:

مياه البحار، الآبار المالحة، مقاومة الخرسانة، تآكل الحديد

الملخص

تعتمد هذه الدراسة على مراجعة نقدية منهجية لعدد سبعة و عشرون بحثا علميا استخدم مياه البحار و الآبار المالحة في الخلطات الخرسانية ، حيث ركزت على تأثير نوع الماء على خصائص الخرسانة و ديمومتها في البيئات الساحلية، كما أظهرت الدراسات أن خلط الماء المالح بالخرسانة يساعد على تسريع التفاعلات الإماهية، نتيجة لتقليل زمن الشك الابتدائي بنسب تتراوح من 30% الى 36%، وتظهر مقاومة مبكرة خلال الأربعة عشر يوما الأولى بسبب تفاعل أيونات الكلوريد مع مكونات الأسمنت مولدة نواتج إماهة إضافية، مثل ملح فريدل (Friedel’s salt)، الذي يسهم في تكثف البنية المجهرية للخرسانة. لكن هذا التسارع يؤدي الى انخفاض في قابلية التشغيل، محدث انخفاض في الهبوط تصل الى 54% نتيجة لقوم العجينة الاسمنتية اللزجة.

تشير معظم الدراسات إلى أن مقاومة الخرسانة تبدأ في الانخفاض بعد ثمانية وعشرون يوما وتزداد في الانخفاض مع العمر بنسب تتراوح بين 7%-15% وقد تصل الى 35% لنسب الملوحة المرتفعة، نتيجة هجوم الكبريتات، وتفاعل أيونات المغنيسيوم مع جل C–S–H، وزيادة الانكماش والنفاذية. كما تكون الأملاح طبقات من البروسيت وكربونات الكالسيوم حسب التحاليل الكيميائية والمجهرية وهذه الطبقات تقلل النفاذية، لكنها تفقد استقرارها تدريجيا مع استمرار التعرض للأملاح وثاني أكسيد الكربون.

من أهم مخاطر خلط الماء المالح في الخرسانة هو تآكل حديد التسليح نتيجة تفاعلات ايونات الكلوريد التي تنتج طبقة تخميل قلوية للحديد، تشير الدراسات إلى أن حوالي 40% من المنشآت البحرية تفشل بسبب هذه التفاعلات.

من خلال هذه المراجعة نستنتج أنه يمكن استخدام المياه المالحة في الخرسانة العادية التي لا تحتوي على حديد تسليح، ولكن تبقى مشكلة التآكل في الخرسانة المسلحة المقامة في البيئات الساحلية ما لم تتبع التصاميم ونظام الحماية المتقدمة.

المراجع

Alam Dipu. M. S., & Anachh, S. (2024). Investigating the Impact of Salt Water on Concrete's Compressive Strength. International Journal of Construction Engineering and Management, 13, 1–4.

AL-Baijat, H. (2019). Effect of Dead Sea Water on Durability, Strength, Flexure and Bond on Hardened Concrete. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET), 10, 138–147.

Amusan, G. M., & Olutoge, F. A. (2014). The Effect of Seawater on Shrinkage Properties of Concrete.IMPACT: International Journal of Research in Engineering & Technology, 2, 1–11.

Bin Zayd, A.A. (2022). Effect of Water Salinity on Concrete Strengt.The First Scientific International Conference in Engineering & Science, Zliten, Libya. ) pp. 1–5).

Bin Zayd ,A.A.(2023),The Effect of Replacing Fresh Water with Salt Water and Sea Water in Concrete,Bani Waleed University Journal of Humanities and Applied Sciences,39,271-279.

Demir, Ý., Yaprak, H., & Şimşek, O. (2010). The Effect of Sea Water on the Properties of Concrete with Silica Fume Admixture. Cement Wapno Beton (CWB),1, 22–30.

Dhondy, T., Xiang, Y., Yu, T., & Teng, J. G. (2021). Effects of Mixing Water Salinity on the Properties of Concrete. Advances in Structural Engineering, 24, 1150–1160.

Dutta, S. K., Parida, S. K., Sutar, A., Naik, A., & Mangaraj, A. (2022). Experimental Investigation on the Compressive Strength of Concrete by Curing with Saline Water and Normal Water. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology (IJRASET),10, 1–8.

Egbe, J. G., & Johnson, D. U. (2025). Hydro Analysis of Spatially Induced Salt-Water on the Compressive Strength of Concrete in Distressed Construction Site. International Journal of Water Research, 7, 1–10.

Emmanuel.A.O, Oladipo.F.A & Ogunsanmi.O. E.(2012). Investigation of Salinity Effect on Compressive Strength of Reinforced Concrete. Journal of Sustainable Development,5, 74–82.

El-Khoury, M., Roziere, E., Grondin, F., Cortas, R., & Hage Chehade, F. (2022). Experimental Evaluation of the Effect of Cement Type and Seawater Salinity on Concrete Offshore Structures. Civil Engineering and Mechanics Research Institute (GeM), Nantes, France,1, 1–32.

Eziefula, U. G., Egbufor, U. C., & Udoha, C. L. (2023). Experimental Investigation of Behaviour of Concrete Mixed and Cured with Nembe Seawater. Research on Engineering Structures & Materials (RESM),9, 492–502.

Food and Agriculture Organization (FAO). (2021). Libya Country Profile. FAO, 1–25.

Guo, Q., Chen, L., Zhao, H., Admilson, J., & Zhang, W. (2018). The Effect of Mixing and Curing Sea Water on Concrete Strength at Different Ages. MATEC Web of Conferences, 142, 2004–2012.

Ikponmwosa, E. E., Ehikhuenmen, S. O., Sobamowo, G. M., & Ambrose, E. (2020). Effect of Salinity on the Structural Strengths of Conventional Concrete. Engineering and Applied Science Letters, 3, 21–34.

Islam, S., Islam, M., & Mondal, B. C. (2012). Deterioration of Concrete in Ambient Marine Environment. International Journal of Engineering (IJE), 25, 289–301.

Muluye, B. (2018). Effect of Salt Water on Compressive Strength of Plain Mass Concrete. Addis Ababa University. Master’s Thesis, pp. 1–95.

Ogunjiofor, E. I. (2020). Possibility of Usage of Seawater for Mixing and Curing of Concrete in Salty Water Localities. Journal of Engineering Research and Reports,19,19–27.

Olutoge, F. A., & Amusan, G. M. (2014). The Effect of Sea Water on Compressive Strength of Concrete. International Journal of Engineering Science Invention, 3, 23–31.

Qasim, O. A., Maula, B. H., Moula, H. H., & Jassam, S. H. (2020). Effect of Salinity on Concrete Properties. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 745,12171–12180.

Rahimi, A., Gehlen, C., Reschke, T., & Westendarp, A. (2013). Long-Term Performance of Concrete Structures in a Marine Environment – Measured and Calculated. CONSEC13, Nanjing, China, 1322-1334.

Sai Teja, G., Amar, B. P., Neethu, R. M., Venkatesh, E., & Prathyusha, T.(2014). Study of Compressive Strength of Concrete Made Using Saline Water. International Journal of Civil and Structural Engineering Research, 2, 76–78.

Supriya, C. L., Harshith, H. J., Manjunath, H. S., & Chetan, K. M.(2023).Effect of Saline Water in Mixing and Curing on Strength of Concrete at Coastal Area. International Journal of Innovative Research in Technology (IJIRT),10,330–333.

Tijani, M. N., Inim, J. I., & Adetu, S. O. (2015). Experimental Study of Influence of Seawater on Strength of Concrete Structures. Fifth International Conference on Geotechnique, Construction Materials and Environment, Osaka, Japan, pp. 1–6.

Tiwari, P., Chandak, R., & Yadav, R. K. (2014). Effect of Salt Water on Compressive Strength of Concrete. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), 4, 38–42.

United Nations Development Programme (UNDP). (2024). Innovating for Water Security and Resilience in Libya. UNDP Libya, pp. 1–40.

UNICEF.(2022). Libya Water Scarcity and Climate Change: An Analysis on WASH Enabling Environment in Libya. UNICEF Libya, pp. 1–52.

Wang, X., Dong, C., Xu, S., Song, Q., Ren, J., & Zhu, J.(2023). Influence of Seawater and Sea Sand on Early-Age Performance and Cracking Sensitivity of Concrete. Journal of Building Engineering, 79, 107811–107822.

Yaseen, S. A., Pan, D., Leung, C. K. Y., & Li, Z.(2016). The Impact of Using Seawater and Sea Sand for the Production of Concrete. International Inorganic-Bonded Fiber Composites Conference (IIBCC), pp. 1–10.

Younis, A., Ebead, U., Suraneni, P., & Nanni, A.(2018). Fresh and Hardened Properties of Seawater-Mixed Concrete. Construction and Building Materials, 190, 276–286.