اقرأ في هذا المقال
ما هي الخرسانة الصلبة المستخدمة في البناء؟
الخرسانة المتصلبة: هي الخرسانة التي يجب أن تكون قوية بما يكفي لتحمل الأحمال الهيكلية والخدمة التي سيتم تطبيقها عليها ويجب أن تكون متينة بدرجة كافية للتعرض البيئي الذي تم تصميمها من أجله. حيث ستكون أقوى مواد البناء ودائمًا.
تتميز الخرسانة الصلبة عن نظيرتها الخرسانة الطازجة بقوتها، حيث تعتبر قوة الخرسانة الصلبة بشكل شائع أكثر ممتلكاتها قيمة، على الرغم من أنها في العديد من الحالات العملية والحالات والخصائص الأخرى مثل المتانة والنفاذية قد تكون مهمة في الواقع.
عادة ما تعطي القوة صورة عامة شاملة لجودة الخرسانة الصلبة لأن القوة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بهيكل معجون الإسمنت المائي. ويمكن تحديد قوة الخرسانة الصلبة على أنها الحمولة النهائية التي تسبب الفشل في المقاومة للتمزق ووحدات المساحة ووحدات القوة.
ما هي خواص الخرسانة الصلبة المستخدمة في البناء؟
1- قوة الخرسانة الصلبة المستخدمة في البناء:
يجب أن تكون الخرسانة المُتصلَّبة والمعالجة بالكامل قوية بما يكفي لتحمل الأحمال الهيكلية والخدمية التي سيتم تطبيقها عليها ويجب أن تكون متينة بما يكفي لتحمل التعرض البيئي المقصود. وعندما يتم تصنيع الخرسانة من مواد عالية الجودة ومتناسقة ومختلطة ومعالجة ووضع وإنهاء بشكل صحيح، فهي واحدة من أقوى مواد البناء وأكثرها متانة.
عندما نشير إلى قوة الخرسانة، فإنّنا نتحدث عمومًا عن قوة الانضغاط التي تُقاس بالرطل لكل بوصة مربعة (psi). كما أن الخرسانة قوية في الانضغاط ولكنها ضعيفة نسبيًا في التوتر والانحناء. بحيث يتطلب تكسير الخرسانة قدرًا كبيرًا من القوة، ولكن القليل جدًا من القوة لتفكيكها أو إحداث تشققات منحنية.
يتم تحديد قوة الانضغاط بشكل أساسي عن طريق كمية الأسمنت المستخدمة ولكنها تتأثر أيضًا بنسبة الماء إلى الأسمنت، فضلاً عن الخلط والوضع والمعالجة المناسبين. بحيث تتراوح قوة الشد عادة من 7 أو 8% من قوة الانضغاط في الخلطات عالية القوة، و 11 أو 12% في الخلطات منخفضة القوة. كما يمكن زيادة قوة الشد وقوة الانحناء عن طريق إضافة تقوية من الفولاذ أو الألياف.
يحدد المهندسون الإِنشائيون نقاط القوة الانضغاطية المطلوبة لعناصر البناء المختلفة بناءً على تحليل الأحمال التي سيتم تطبيقها وظروف التربة في موقع المشروع. كما يتم التحقق من قوة الانضغاط الفعلية عن طريق اختبار العينات في المختبر باستخدام معدات وإجراءات معيارية.
في المشاريع التجارية، يتم اختبار العديد من العينات في جميع مراحل البناء للتحقق من أن الخرسانة التي يتم وضعها في مكانها تتمتع بالفعل بالقوة المحددة. وغالبًا ما لا تكون الاختبارات المعملية مطلوبة في العمل السكني، باستثناء ربما في المشاريع الكبيرة والراقية أو في المشاريع ذات المواقع الصعبة حيث تجعل تصميمات الأساسات الخاصة قوة الخرسانة ضرورية.
بالنسبة لمعظم المشاريع السكنية، ستكون قوة الخرسانة المطلوبة في حدود 20 ميجا باسكال إلى 30 ميجا باسكال، اعتمادًا على الاستخدام المقصود (الجدول أدناه). حيث أن الخرسانة التي تكون أقوى من اللازم للاستخدام المقصود لها ليست اقتصادية، ويمكن أن تكون الخرسانة غير القوية بدرجة كافية. العوامل الأساسية التي تؤثر على مقاومة الانضغاط للخرسانة هي محتوى الأسمنت ونسبة الماء إلى الأسمنت وكفاية ومدى الترطيب والمعالجة.
| عنصر البناء | قوة الضغط (ميجا باسكال) |
| الممرات وبلاطة المرآب | من 20 إلى 25 |
| ألواح الجدران السفلية والأساسات | من 20 إلى 25 |
| عوارض وألواح وأبنية وأرصفة ودرجات من الخرسانة المسلحة | من 20 إلى 25 |
2- متانة الخرسانة الصلبة المستخدمة في البناء:
يمكن تعريف المتانة على أنها القدرة على الحفاظ على الأداء المرضي على مدى فترة خدمة طويلة. حيث يرتبط الأداء المرضي بالاستخدام المقصود. ويجب أن تكون الخرسانة التي سيتم السير عليها مقاومة للتآكل حتى لا تتآكل. كما يجب أن تكون الخرسانة التي ستظهر على السطح الخارجي للمبنى مقاومة للعوامل الجوية حتى لا تتدهور نتيجة التجميد والذوبان المتكرر.
يجب أن تقاوم الخرسانة التي يتم دمج حديد التسليح فيها امتصاص الرطوبة المفرط من أجل حماية المعدن من التآكل. حيث يتسبب التآكل الطبيعي والعوامل الجوية في حدوث بعض التغيير في مظهر الخرسانة بمرور الوقت، ولكن بشكل عام، تشمل المتانة أيضًا الحفاظ على الخصائص الجمالية والوظيفية. مثلما يمكن تعديل تصميمات الخلطات الخرسانية لإنتاج مجموعة متنوعة من نقاط القوة، يمكن تعديل مكونات الخرسانة المناسبة ونسب الخلط والتشطيبات ويجب تعديلها على أساس المتانة المطلوبة.
في المناخات الباردة، تتعرض الخرسانة الخارجية لدورات متكررة من التجمد والذوبان والتي يمكن أن تكون ضارة للغاية. وفي الواقع، يُعد تدهور التجميد والذوبان أحد أكثر التهديدات خطورة على متانة الخرسانة، ولكن يمكن زيادة مقاومة الضرر بشكل كبير عن طريق احتباس الهواء.
تمتص شبكة من الفراغات الدقيقة المكونة من الأسمنت المغمور بالهواء أو مادة مضافة لحبس الهواء القوة الموسعة لمياه التجميد لمنع الخرسانة المتصلدة من التصدع أو التحجيم خلال الدورات المتكررة من التجميد والذوبان الشتوي. حيث أنه يُحسِّن حبس الهواء من متانة العناصر الأفقية مثل الأرصفة والممرات والباحات والخطوات، والتي غالبًا ما تتعرض لمياه الأمطار وذوبان الجليد وأملاح التذويب.
بالنسبة للعناصر الرأسية التي تكون غالبًا أقل تشبعًا بالمطر وفي المناخات المعتدلة حيث تكون دورات التجميد والذوبان نادرة، يضيف احتباس الهواء قيمة قليلة للخرسانة المتصلدة ولكن لا يزال من الممكن استخدامها لزيادة قابلية تشغيل الخرسانة الطازجة. يرجع الفضل أحيانًا إلى سحب الهواء في زيادة إحكام الخرسانة المائي، ولكن هذا على الأرجح لأن زيادة قابلية تشغيل المزيج تؤدي إلى وضع وتوحيد وإنهاء أفضل.
جانب آخر مهم من متانة الخرسانة هو استقرار الحجم. بحيث تتوسع جميع المواد وتتقلص مع التغيرات في درجة الحرارة، كما تتوسع المواد المسامية مثل الخرسانة وتتقلص مع التغيرات في محتوى الرطوبة. بالإضافة إلى التمدد والانكماش الحراري القابل للانعكاس، فإنّ المنتجات القائمة على الأسمنت مثل الخرسانة والبناء الخرساني والجص تعاني من الانكماش الأولي مع هيدرات الأسمنت وتبخر مياه البناء الزائدة.
هذا الانكماش الأولي دائم، بالإضافة إلى التمدد والانكماش القابل للانعكاس الناجم عن التغيرات اللاحقة في درجة الحرارة أو الرطوبة. يمكن أن يتسبب الانكماش المفرط في تكسير الخرسانة. بحيث تسمح الشقوق للرطوبة بالاختراق، وقد تبدأ حلقة مفرغة من التدهور.
يمكن تقييد التصدع بالانكماش إلى حد ما عن طريق تقوية الفولاذ أو الألياف، ويمكن التحكم في موقع شقوق الانكماش من خلال استخدام وصلات خاصة تقسم الخرسانة إلى ألواح أو أقسام أصغر. ومع ذلك، فإنّ تصميم المزيج ونسب المكونات لها أيضًا تأثير على احتمالية تكسير الانكماش. كلما زاد محتوى الأسمنت، زاد الميل إلى تشققات الانكماش أثناء معالجة الخرسانة وتصلبها.
