الخرسانة
تعد الخرسانة إحدى أهم المواد الأساسية المستخدمة في عمليات البناء، والتي تصنع عن طريق خلط مواد الربط التي تتكون من الإسمنت أو الجير مع الركام بنوعيه الخشن والناعم وإضافة الماء لهم مما يؤدي إلى بداية عملية التفاعل الكيميائي بين المواد والحصول على عجينة متجانسة صلبة تشبه الصخور، ويمكن تشكيلها بأشكال وأجحام متنوعة ذات متانة وكثافة محددة وجودة عالية تمكنها من مواجهة كافة الكوارث الطبيعية من أعاصير وصواعق وزلازل.[١]وفي هذا المقال سنتناول الحديث عن مكونات الخرسانة، وأنواعها، وأبرز الخواص المميزة لها.
مكونات الخلطة الخرسانية
تعد الخرسانة وحدة متكاملة تصنّف إلى أنواع كثيرة تعتمد على أنواع الركام والمواد المستخدمة في تلك الخلطة، كما وأن تصميم الخليط يعتمد أيضًا على نوع الهيكل المراد بناؤه، وكيفية خلط الخرسانة وتسليمها ووضعها لتشكيل الهيكل، وفيما يلي مكونات الخلطة الخرسانية:[٢]
- الإسمنت: يعد الإسمنت العنصر الأكثر نشاطًا في الخلطة الخرسانية، وهو مزيج من المركبات التي تنتج من عمليات حرق الحجر الجيري والطين معًا في درجات حرارة عالية جدًا تتراوح ما بين 1400-1600 درجة مئوية، كما وتوجد أنواع متعددة من الإسمنت التي يمكن استخدامها؛ منها الإسمنت البورتلاندي.
- الماء: يعد الماء المكون الأساسي في عمليات ترطيب المادة الإسمنتية، والعنصر الفعَال الذي يربط الجزيئات مع بعضها البعض ويحفز عملية التفاعل الكيميائي التي تحصل بين المواد، ويجب التنويه إلى أهمية أن يكون الماء نقيًا؛ لتفادي حدوث أي من ردود الأفعال الجانبية كعمليات الانكماش التي تضعف من بنية الخلطة الخرسانية، كما يجب الانتباه إلى نسب الماء المضافة؛ إذ إن النسب الكبيرة منه تجعل العجينة غير متماسكة والقليل منه يجعل العجينة جافة، وبالتالي جعل الخلطة غير مجدية للاستعمال.
- الركام: يعرَف الركام بأنه عبارة عن جسيمات صلبة بنوعيها الخشن والناعم، ذات الأحجام المتفاوتة والتي تجمع بالاعتماد على مقاييس محددة، وتكون عملية ربط تلك الجزيئات معًا بواسطة معجونة الإسمنت لتكوين الكتل الخرسانية، ويجب أن تكون تلك الجسيمات قوية ونظيفة، إذ تغسل لإزالة أي غبار أو طمي أو طين أو مواد عضوية عالقة، والتي تؤدي بدورها إلى إضعاف قوة الترابط مع العجينة الإسمنتية.
أنواع الخرسانة
تنتج أنواع مختلفة من الخرسانة بناءً على المادة المكونة وطريقة البناء ومنطقة التطبيق، بالإضافة إلى كيفية تفاعل الماء، وفيما يلي بعض أنواع الخرسانة:[٣]
- الخرسانة المسلحة: وهي الخرسانة التي يدخل في تكوينها الحديد لتعزيز قدرتها على تحمل قوة الشد، والتي تكون على شكل قضبان أو شبكات أو ألياف.
- خرسانة مسبقة الإجهاد: تنفذ معظم المشاريع الخرسانية الضخمة من خلال وحدات الخرسانة مسبقة الإجهاد، إذ تعد هذه التقنية خاصة بسبب تطبيق قوى الشد على القضبان أو الأوتار المستخدمة في الخرسانة قبل عمليات تطبيق الحمل الفعلي عليها.
- الخرسانة الجاهزة: يمكن تصنيع العناصر الهيكلية المختلفة وصبها في المصنع وفقًا للمواصفات ونقلها إلى الموقع، وتسمى هذه الوحدات الخرسانية باسم الخرسانة الجاهزة؛ كالكتل الخرسانية ووحدات الجدران والأعمدة والدرج، إذ يتميز هذا النوع من الخرسانة بضمان الجودة ودقة التصنيع.
- الخرسانة خفيفة الوزن: تصنف الخرسانة ذات الكثافة الأقل من 1920 كغ/م3 على أنها خرسانة خفيفة الوزن، وتستخدم لحماية الهياكل الفولاذية وبناء أسطح الجسور الطويلة.
- الخرسانة المرشوشة أو المقذوفة: في هذا النوع ترش الخرسانة داخل القوالب والهياكل المطلوبة باستخدام تقنية الضغط العالي، مما يؤدي الى رصّ المحتوى تلقائيًا.
- الخرسانة عالية القوة: يمكن وصف الخرسانة التي لها قوة أكبر من 40 ميجاباسكال بأنها عالية القوة، إذ تُحقق هذه القوة العالية من خلال تقليل نسبة الماء إلى الإسمنت لتصل إلى أقل من 0.35.
- خرسانة البوليمر: في هذا النوع من الخرسانة تربط الركام باستخدام البوليمر بدلًا من الإسمنت، إذ إن استخدام البوليمر يقلل من نسبة الفراغات الموجودة في الخلطة الخرسانية من خلال إضافته بنسب كافية لضمان وجود الحدّ اللازم منه لتحقيق الكثافة المطلوبة.
- الخرسانة المكونة من الهواء المحبوس: في هذا النوع من الخلطات يجمد ويحبس الهواء داخل الخرسانة بنسبة تتراوح ما بين 3-6%، فتكون هذه العملية باستخدام الكحول والأحماض الدهنية.
خواص الخرسانة
تتأثر خواص الخلطة الخرسانية بالعديد من العوامل التي تعتمد أساسًا على نسب خلط المواد الداخلة في تكوين تلك الخلطة (الإسمنت: الماء: الركام)، وفيما يلي ذكر لبعض الخواص:[٤]
- قوة الخرسانة "M15, M20, M25": تعرًف الخرسانة من خلال قوتها، والتي يُعبر عنها باستخدام الرموز M20، وM25 وما إلى ذلك، إذ يشير الحرف M إلى خليط الخرسانة، والرقم 20، 25 إلى قوة الضغط المحددة fc للمكعب الذي يبلغ حجمه 150 ملم مكعب عند اختبار قوته لمدة 28 يومًا، ويعبر عنها بوحدة نيوتن لكل ملم مربع (N/mm2).
- قوة الضغط: المتمثلة بقدرة الخرسانة على تحمل قوى الضغط المؤثرة عليها، والتي تعتمد اعتمادًا كليًّا على قوة المواد الداخلة في تكوين مزيج الخرسانة.
- قوة الشد: وهي القوة المعروفة باسم قوة الشد أو قوة تكسر الخرسانة، والتي يُحصل عليها من قوة ضغط المكعب الخرساني، ويعبر عنها بواسطة العلاقة التالية؛ fcr = 0.7 fc N/mm2.
- المتانة: وهي قدرة الخرسانة على مقاومة تفككها وتسوسها، ومن أهم العوامل الرئيسية التي تؤثر على المتانة هي نسبة نفاذية الخلطة للمياه وغيرها من المواد الضارة المحتملة، ويمكن الحصول على الدرجة المطلوبة من المتانة بتحقيق نسبة نفاذية منخفضة للخلطة من خلال الحصول على نسب إسمنت كافية ومتوازية مع نسب الماء المخلوط، بالإضافة إلى ضمان عمليات المعالجة والضغط الكامل للخرسانة .
- الانكماش: تقلص حجم الخرسانة أثناء عمليات التصلب والتجفيف، والتي تعتمد أساسًا على المدة الزمنية التي تتعرض بها الخلطة لذلك، والتي تؤدي بدورها إلى حدوث عمليات الشدّ وتكوين الشقوق المؤدية إلى إضعاف بنية الخرسانة.
- نسبة بويسون "Poisson's ratio": تتراوح نسبة Poisson عادةً ما بين 0.1 للخرسانة عالية القوة، و0.2 للخلطات الضعيفة.
- التشوه الناتج عن الإجهاد: يعرف بأنه عملية التشوه البلاستيكي للخرسانة تحت الحمل المستمر الذي يعتمد في المقام الأول على مدة التحميل المستمر، ووفقًا للمقاييس المعتمدة عادة ما تُعد قيمة التشوه النهائي 1.6 خلال مدة 28 يومًا من التحميل.
- وحدة الوزن: يعتمد وزن وحدة الخرسانة على نسبة التسليح ونوع الركام المستخدم ونسبة الفراغات التي تتراوح ما بين 23-26 كيلو نيوتن/مترمربع، ووفقًا للمقاييس المعتمدة التي تحدد وزن وحدة الخرسانة العادية إلى الخرسانة المسلحة كما هو مذكور في مرجع IS: 456 هي 24 و25 كيلو نيوتن/متر مكعب على التوالي.
- خواص أخرى: يمكن للخرسانة أن تصمد أمام العديد من المواد وتتحمل تأثيراتها مثل: الأحماض والأسمدة والمياه والأملاح، بالإضافة إلى عوامل الاحتكاك وتأثير النيران.[٥]
المراجع
- ↑ "What is Concrete? Composition & Types of Concrete", civiltoday, Retrieved 1-12-2019. Edited.
- ↑ Sairan A. Muhammad (2012), "( Concrete Components) "، keu92, Retrieved 1-12-2019. Edited.
- ↑ "23 Types of Concrete Used in Construction and their Applications", theconstructor, Retrieved 1-12-2019. Edited.
- ↑ "10 Properties of Concrete and their Uses", theconstructor, Retrieved 15-12-2019. Edited.
- ↑ "What is Concrete and what are the Properties of Concrete", civildigital, Retrieved 1-12-2019. Edited.
